INFLUENCIA DE LA MORFOLOGÍA EN LAS PROPIEDADES DE NANOCOMPUESTOS DE MEZCLAS DE POLIPROPILENO/POLIETILENO METALOCÉNICO / Influence of the Morphology on the Properties of Nanocomposites of Blends of Polypropyolene/Metallocene Polyethylene

Résumé

En este trabajo se estudió el comportamiento reológico, morfológico y mecánico de nanocompuestos basados en mezclas de polipropileno y polietileno metalocénico, reforzadas con montmorillonita y preparadas por mezclado en fundido. Se emplearon dos agentes compatibilizantes: PP funcionalizado con anhídrido maleico (AM) disponible comercialmente y PP funcionalizado con anhídrido maleico preparado en el laboratorio. Mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) se determinó el grado de funcionalización de los PP funcionalizados con AM. Así mismo, se estudiaron las propiedades reológicas de los compuestos mediante reometría dinámica, las propiedades mecánicas a tracción y la morfología de las nanopartículas y fase dispersa mediante microscopía TEM y SEM, respectivamente. El agente preparado en laboratorio presenta un grado de funcionalización superior al agente comercial. Las propiedades reológicas dinámicas son superiores a las de sus mezclas análogas, cuando el contenido de mPE es del 40%. Tanto los nanocompuestos como las mezclas sin arcilla exhiben un comportamiento pseudo sólido a bajas frecuencias. La morfología obtenida de las nanopartículas es principalmente intercalada. Los nanocompuestos compatibilizados con el agente preparado en el laboratorio exhiben un menor tamaño de partícula de la fase polimérica dispersa. Las propiedades mecánicas se mantuvieron casi sin cambios con la adición de las nanopartículas, mientras que se observó una reducción del módulo y la resistencia a tracción con la adición de la fase polimérica minoritaria.

ABSTRACT
In this work, the rheological, morphological and mechanical behaviors of nanocomposites based on blends of polypropylene and metallocene polyethylene (mPE), reinforced with organically modified montmorillonite and prepared through melt blending, are studied. Two different compatibilizing agents were employed: a PP grafted with maleic anhydride (AM) commercially available, and a PP grafted with the same monomer in our laboratory. The grafting degrees of both compatibilizers were determined through Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). Additionally, the rheological properties in dynamic shear and the mechanical properties in tension of the composites were studied. The morphologies of the nanoparticles and of the dispersed phase were characterized using TEM and SEM microscopy, respectively. The compatibilizing agent prepared in our laboratory has a higher grafting degree than that of the commercial one. The dynamic rheological properties of the nanocomposites are higher than those of the corresponding analog blends, when mPE is at concentrations of 40%. Both the nanocomposites and the blends without the layered clay exhibit a pseudosolid behavior at low frequencies. The obtained morphology of the clay particles is mainly intercalated. The nanocomposites compatibilized with the agent prepared in the laboratory exhibit a smaller particle size of the polymeric dispersed phase. The mechanical properties remained almost unchanged with the addition of the nanoparticles, whereas a reduction both in the Young’s modulus and in the tensile strength were obtained with the addition of the polymeric dispersed phase.
Keywords: Nanocomposites of PP, Metallocene polyethylene, Polymer blends, Rheological properties, Mechanical properties.