Fisicoquímicos

Espectroscopia Infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR). La espectroscopia es una técnica que nos permite medir la cantidad de radiación que absorbe una sustancia a diferentes longitudes de onda. La absorción de luz en la región infrarroja del espectro electromagnético (7.8X10 5 - 3X10-2 cm) permite la determinación del tipo de material en función de la naturaleza química de los grupos que lo conforman; ya que los átomos de la molécula no mantienen posiciones fijas con respecto las unas de las otras, sino que en realidad vibran de un lado a otro moviéndose en torno de un valor promedio de la distancia entre los átomos. Así la mayoría de las moléculas de una muestra dada a temperatura ambiente se encuentran en su estado de vibración mas bajo, sin embargo, al absorber la luz de la energía apropiada, la molécula se excita por lo que la vibración molecular es mayor.

Este cambio en energía molecular se puede detectar por espectroscopia en infrarrojo 167^.

La reacción producida durante el proceso de extrusión realizada para el desarrollo de esta tesis, fue evaluada en términos de la funcionalización presentada en el PP, identificada ésta por sus bandas de absorción características entre 1700 y 1800 cm 1, propias del anhídrido maleico.

Esta caracterización fue llevada a cabo en un espectrofotómetro FTIR NICOLET NEXUS modelo 470, Figura 5.1, con transformadas de Fourier a una resolución de 4 cm 1,

llevándose a cabo 25 barridos para cada muestra.

Figura S.I. Equipo de FTIR NICOLET NEXUS modelo 470.

Los 67 compuestos elaborados se analizaron en película, formada por la presión sobre un peliet en prensa, a una temperatura de 200 °C, 30 psi de presión durante 1 minuto de reblandecimiento sin presión y 4 min con la presión indicada, después se procedió a enfriar hasta que llegó a la temperatura ambiente.

Las muestras 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 34, 35 y 36 antes de la elaboración de la película, anteriormente descrita, se purificaron mediante un sistema de reflujo en xileno caliente durante un tiempo de 3 horas para quitarles el MA residual, posteriormente el material se precipitó con acetona fría, se filtro y se dejo secar a temperatura ambiente por 24 horas. Ya purificados los espectros de infrarrojo fueron obtenidos nuevamente, ahora a 32 escaneos.

Titulación de Grupos Funcionales o cuantificación del contenido de MA en una solución de xileno con PP-g-MA. Para la determinación del grado de injerto por valoración de grupos ácidos se utilizó la titulación, según el ASTM 1386. El PP modificado debe presentar algún grupo funcional injertado, en este caso el MA.

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El método consiste en titular el compuesto de PP-g-MA (Figura 5.2) la solución base utilizada para neutralizar el ingrediente ácido presente en la muestra fue hidróxido de potasio (KOH). La solución de KOH es estandarizada con una solución de ácido de potasio al 0.00378 N. Según Gaylord la metodología consiste en disolver 1 g de muestra purificada en xileno, esta solución se titula con fenolftaleina y con el KOH a una concentración de 0.02362 N. El número ácido se obtiene utilizando la ecuación 5.1.

Ruptura fEl:

±

Injerto del anhídrido maleico en el polipropileno:

000

JLU

000 0

_- ro

000

Figura 5.2. Reacción de injerto del PP con MA, donde la ruptura J3 se presenta por los choques generados por el US.

Número ácido [mL KOH (mLKOH) [KOH] (56.11) Ec. 5.1 9 grs. de polímero

Donde:

mL KOH son los mililitros utilizados de la solución de KOH.

[KOHl es la normalidad de la solución de KOH.

56.11 es el peso equivalente de la solución de KOH.

Para obtener el contenido de MA en la muestra se utiliza la ecuación 5.2, que es función del número ácido.

- Número ácido x98 Ec. 5.2

2x561

Donde:

Número ácido es el valor calculado con la ecuación 5.1.

98 es el peso equivalente de MA

561 es un factor utilizado para pasar los miligramos de KOH a gramos.

Difracción de Rayos X (DRX). Para el cálculo del espaciamiento interlaminar se utiliza el equipo de difracción de rayos X, que a su vez sirve para el cálculo del índice de cristalinidad en los polímeros. Para la obtención del espaciamiento interlaminar es utilizada la Ley de Bragg. Esta ley permite el estudio de las direcciones (Figura 5.3) en las que la difracción de los rayos sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas. Permite predecir los ángulos en los que los rayos son difractados por un material con estructura cristalina, o dicho de otra forma estructura atómica periódica. La ley de Bragg confirma la existencia de partículas en la escala atómica, proporcionando una técnica de exploración de la materia, la difracción de rayos X.

Cuando los rayos X chocan con un átomo interaccionan con sus electrones exteriores.

Estos reemiten la radiación electromagnética incidente en diferentes direcciones y con la misma frecuencia. Este fenómeno es conocido como la dispersión elástica o dispersión de Rayleigh. La difracción de los rayos reemitidos desde átomos cercanos interfieren entre si

constructiva o destructi vam ente. Cuando la interferencia es constructiva, se expresa la ley de BraggH 2^{lJ :}

n2 = 2dsen(9)

Donde:

- n es un número entero

es la longitud de onda de los rayos X

- d es la distancia entre los planos de la red cristalina

O es el ángulo entre los rayos incidentes y los planos de dispersión

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Figura 5.3. Representación esquemática del como se difractan los Rayos X a través de un cristal.

El equipo de rayos X utilizado fue un difractómetro SIEMENS DRX modelo 5000 (Figura 5.4) equipado con un generador de radiación de CuKa con un filtro de níquel. Las corridas de los nanocompuestos y de las arcillas puras fueron en 20 de 1 a 12, con voltaje de 35 kV y corriente de 25 mA.

Los nanocompuestos fueron maquilados a partir de las placas previamente hechas, mediante un taladro fijo equipado con un sacabocado de 1 pulgada de diámetro.

Figura 5.4. Equipo de para la medición de la difracción de Rayos X

- SIEMENS DRX modelo 5000.