METODOLOGIA

3.2.1 Preparación de nanopartículas magnéticas y FF

La técnica empleada para la preparación de los FF fue el método de co-precipitación química y peptización, la cual ya ha sido empleado anteriormente con buenos resultados para controlar el tamaño y distribución de las partículas [1315]• La primara parte del proceso consiste en la síntesis de las partículas de magnetita, para ello se puso en agitación y calentamiento 350 ml de agua desionizada, cuando alcanzó la temperatura de 40 oc, se agregan 12 g de cloruro ferroso tetrahidratado y 24.46 g de cloruro férrico hexahidratado para obtener una solución 1 molar. La mezcla de estos cloruros se mantuvo en agitación constante mientras que la temperatura de la solución se eleva hasta los 70 °c. cuando se alcanza la temperatura deseada, la velocidad de agitación se incrementó, (esta velocidad debe de ser lo suficientemente alta para evitar el crecimiento de las partículas y poder obtener tamaños de partícula del orden de nanómetros) y se agrega una solución de hidróxido de amonio al 10% en volumen con exceso del 50%, para poder alcanzar un valor de pH entre 9 y 11, lo cual permitió la precipitación de las partículas de magnetita. Posteriormente se redujo la

* velocidad de agitación y se continúo con el calentamiento de la solución.

Una vez que se tiene la solución con las partículas de magnetita, se pasa a la segunda etapa la cual es la obtención del FF por la técnica de peptización. Para esto se mantiene el calentamiento de la solución con las partículas de magnetita hasta alcanzar 80 oc, donde se agregan 1.3 ml de acido oleico a la solución para lograr la estabilización de las partículas. Se deja en agitación por un lapso de 15 minutos para posteriormente agregar 0.5 ml de ácido oleico con 50 ml de liquido portador, que en nuestro caso se trata de DIDP o DBP. La agitación se mantuvo constante para eliminar por evaporación parte del agua contenida en el FF. Posteriormente se dejó enfriar el FF, y con la ayuda de un imán se separa mediante decantación el FF del agua y posible hidróxido de amonio que quedo sin reaccionar. Finalmente se coloca el FF en una estufa de vacío a una temperatura de 115 °C por 2 horas, para eliminar el agua

que pudiera haber quedado atrapada dentro, y la cual afecta la elaboración de películas sin defecto.

3.2.2 Preparación de ferrofluidos inversos y compuestos magneto —poliméricos con ATES

Para la preparación de los compuestos magneto-poliméricos se realizaron las - siguientes formulaciones empleando dos diferentes plastificantes, las cuales se

presentan en la Tabla II:

Tabla H. Formulación de plastisoles con FF.

MATERIAL - -

FORMULACION CON FF (phr*)

BLANCO Fi F2 F3 F4 F5

PVC 100 100 100 100 100 100

Plastificante** 140 136 131 123 115 103

Estabilizador 4 4 4 4 4 4

ATES 8 8 8 8 8

Ferrofluido 5 10 20 30 40

*Nota: phr significa partes por cien de resma en masa.

** El uso de distintas cantidades de plastificante se debe a que la otra parte está presente en el FF, el cual será preparado utilizando como líquido portador el propio plastificante; con esto se asegura que la cantidad total de plastificante en la formulación final es la misma.

Las formulaciones se prepararon homogeneizando primero los ingredientes líquidos (plastificante, estabilizador y agente de entrecruzamiento), para posteriormente agregar lentamente la resma de PVC junto con el FF base plastificante. Las formulaciones fueron mezcladas utilizando un agitador mecánico de paleta, a temperatura ambiente durante 90 minutos a fin de lograr una buena dispersión de¡

PVC en la fase liquida.

Posteriormente los plastisoles obtenidos fueron llevados al proceso de deareación, el cual consiste en poner los plastisoles en un desecador con bomba de vacío, esto con el fin de eliminar las burbujas de aire atrapadas dentro de la mezcla. A continuación, para elaborar las películas, los plastisoles desgasificados se colocaron en moldes de vidrio de 10 x 4.5 cm mediante moldeo estático, para su posterior "curado" en una estufa de secado, a 185 oc durante 5.5 mm. Finalmente se dejaron enfriar los moldes para retirar las películas ya obtenidas.

Finalmente se realizó un proceso de entrecruzamiento solamente para las formulaciones preparadas con el aminosilano (agente de entrecruzamiento), y se llevó a cabo, mediante la inmersión de las películas ya curadas en un baño térmico de agua a 80 °c, durante 4 horas.

En la Figura no. 6 se muestra el diagrama de flujo para la obtención de los compuestos magn eto-pol iméricos.

Compuestos Magneto—

Poliméricos

Curado 185°C Curado 185°C en

presencia de un campo magnético externo

Compuestos Magneto—

Poliméricos Alineados

H20 FeCl2 4H20

FeCI3 6H20

Mezclado

1

Co-precipitación NFI4OH conc.

Liquid

L-~

1

Peptización

1

Dispersante

Separación Residuo sales

magnética acuosas

Filtración

Solvente orgánico Dilución

PvC

Liquido portador

Estabilizador Térmico FF estable Agente de entrecruzamiento

Plastisol

1

FF Inverso

1

Figura 6. Diagrama de flujo para la obtención de de los compuestos magneto-poliméricos.

3.2.3 Preparación de compuestos magneto—poliméricos con sistema entrecruzante peróxido/TMPTMA

Para estos nanocompuestos se empleó el peróxido Trígonox 101 con su co-agente de entrecruzamiento el Trimetiolpropano-trimetacrilato (TMPTMA). La diferencia más interesante para los sistemas de entrecruzamiento utilizados en este trabajo fue que:

el sistema ATES realiza la etapa de entrecruzamiento después de¡ proceso de - alineamiento de las partículas magnéticas; mientras que el sistema peróxido/TMPTMA lo lleva a cabo al mismo momento de¡ alineamiento de las partículas. Debido a esto se utilizaron dos sistemas de entrecruzamiento y así poder establecer en que parte de¡

- proceso es mejor entrecruzar al material.

Para la preparación de los compuestos magneto-poliméricos se realizaron las siguientes formulaciones empleando el plastificante DBP, las cuales se presentan en la Tabla III:

Tabla III. Formulación de plastisoles con FF.

MATERIAL FORMULACION CON FF (phr*)

BLANCO Fi F5

PvC 100 100 100

Plastificante** 140 136 103

Estabilizador 4 4 4

Peróxido 2 2

TMPTMA 15 15

Ferrofluido 5 40

*Nota: phr significa partes por cien de resma en masa.

** El uso de distintas cantidades de plastificante se debe a que la otra parte está presente en el FF, el cual será preparado utilizando como líquido portador el propio plastificante; con esto se asegura que la cantidad total de plastificante en la formulación final es la misma.

Las formulaciones se prepararon siguiendo la misma metodología empleada en la preparación de los compuestos magneto-poliméricos usando el entrecruzante ATES.

3.2.4 Alineación de partículas magnéticas durante el proceso de curado, mediante la aplicación de un campo magnético

Se emplearon los procedimientos descritos en los trabajos de E. Breval con un sistema de poliimida con partículas de hierro [56] y Weifeng Zhao, y col. con un sistema base resma epóxica empleando nanofibras de carbono [59], los cuales estuvieron fuertemente influenciados por el trabajo de Joseph P. Dougherty y col. 1601 todos con óptimos resultados. El modelo consiste básicamente en colocar el composito durante el proceso de curado entre dos imanes permanentes, opuestos y adyacentes en los extremos de¡ material a curar, tal como se muestra en la Figura 7.

Alineación Vertical

Ht - Composito

tttcArCo '.4% cro

Alineación Horizontal

b

Figura 7. Arreglos para la alineación de partículas entre magnetos permanentes.