Preparación de partículas nanométricas del sistema ternario CaO-SiO2-Al2O3 vía sol-gel modificado con surfactante no iónico.

Abstract

Cada vez son más los materiales ingenieriles requeridos con mejor desempeño, basados en sus propiedades físico-químicas que extiendan la vida útil de los dispositivos donde son empleados, y el cemento Portland no es la excepción. Es por ello que actualmente la industria petrolera, específicamente PDVSA-Intevep tiene entre sus objetivos mejorar las condiciones de vida de pozos petroleros, en este caso a través de una cementación de alta calidad. Por esta razón, en este trabajo se pretende obtener nanopartículas hidráulicas del sistema ternario CaO-SiO2-Al2O3 que puedan a futuro ser empleadas en la cementación de pozos para solucionar ciertos y determinados problemas asociados a la utilización de sistemas cementantes petroleros. Para lograr la síntesis de las nanopartículas del sistema ternario CaO-SiO2-Al2O3, se empleó el método Sol-Gel modificado con surfactante no-iónico, manipulando durante el proceso variables como pH, temperatura y solvente. Posteriormente, se analizó y caracterizó el material resultante mediante Análisis Termogravimétrico, TGA; Análisis Térmico Diferencial, dTGA; Calorimetría Diferencial de Barrido, DSC; Espectroscopia Infrarrojo, FTIR; Resonancia Magnética Nuclear, RMN; Difracción de Rayos X, DRX; Microscopía Electrónica de Transmisión de alta resolución, MET-AR y Espectroscopia de energía dispersiva de rayos X, EDS. El desarrollo del sistema sol-gel modificado con surfactante no-iónico indicó que las mejores condiciones de preparación de las nanopartículas del sistema ternario CaO-SiO2-Al2O3 fueron a pH < 2, temperatura de 60 ºC y usando etanol como solvente de las sales precursoras de calcio y aluminio. Los resultados obtenidos mediante MET-AR y DRX evidencian la formación de nanopartículas con tamaños que van desde los dos hasta los cientos de nanómetros, en función de la temperatura de calcinación. Finalmente, el material nanoestructurado conformado por las principales fases del cemento Portland, obtenidas a 1350ºC, tuvo la capacidad de desarrollar propiedades cementantes (fraguado y endurecimiento) al reaccionar con agua.