Preparación y caracterización estructural y Termomecánica de materiales porosos Multifuncionales a base de poli(alcohol vinílico)

Abstract

Se presenta la influencia de nanopartículas y carga mineral sobre las propiedades de espumas poliméricas a base de poli(alcohol vinílico) (PVA). Nanocompuestos de PVA y carbonato de calcio (CaCO3) fueron preparados y comparados con sus homónimos con nanopartículas de grafeno (xGnP) y montmorillonita (MMT). Sus propiedades morfológicas, térmicas, termomecánicas y comportamiento frente al fuego fueron evaluadas mediante ensayos de microscopia electrónica de barrido (SEM), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termomecánico dinámico (DMTA) y cono calorimétrico respectivamente. Los resultados demostraron que la incorporación de nanocargas resulta en espumas más isotrópicas, con mayor densidad celular y menores tamaños de celdas. Por otra parte se observó una supresión de las señales de transición térmica en composiciones con más del 60 % de CaCO3 y nanopartículas; al mismo tiempo ocurre un incremento en la temperatura de fusión con la presencia de dichos aditivos. También se comprobó la capacidad de las nanopartículas para reforzar mecánicamente las espumas, reflejo del aumento en su módulo de almacenamiento; así como la inducción a la formación de nuevas fases amorfas y cristalinas en el material sólido y espumado. Finalmente se evidenció que la presencia de CaCO3 en el polímero, mejora sus propiedades frente al fuego, lo cual es aún más significativo en aquellos compuestos espumados.

The influence of nanoparticles and mineral filler on the properties of foamed Poly(vinyl alcohol) (PVA) is presented. PVA and calcium carbonate (CaCO3) nanocomposites were prepared and compared to their equivalents with graphene nanoparticles (xGnP) and montmorillonite (MMT). Their morphological, thermal, thermo-mechanical and fire behavior properties were evaluated through scanning electron microscope (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical-thermal analysis (DMTA) and cone calorimeter respectively. The results showed that the addition of nanofillers promotes more isotropic foams with increased cell density and smaller cell size. Moreover a suppression of the thermal transition signals in compositions with more than 60 % of CaCO3 and nanoparticles was observed; while an increase occurs in the melting temperature with the presence of these additives. The ability of nanoparticles to mechanically reinforce foams, reflecting an increase in storage modulus was also found; as well as inducing the formation of new amorphous and crystalline phases in the solid and foamed material. Finally it was shown that the presence of CaCO3 in the polymer improves its fire behavior properties, which is even more significant for those foamed composites.