Pruebas de resistencia a la flama

de los nanocompuestos: ellos obtuvieron que los nanocompuestos intercalados presentaron valores mayores a los obtenidos por los nanocompuestos exfoliados. Por lo tanto, el tener estructuras tanto intercaladas como exfoliadas es más efectivo siempre y cuando la arcilla se encuentre bien dispersas en la matriz polimérica.

El sistema ABS2/CNa ^+, formado por la CNa ⁺ presentó los valores más bajos al compararlo con los otros sistemas, contrariamente a lo esperado, ya que de acuerdo a la información dada por el patrón de difracción y microscopía, se obtuvo un nanocompuesto intercalado-exfoliado al igual que los otros sistemas. Sin embargo debido a que la dispersión de la arcilla para este sistema no fue mejor, ni se igualó a la obtenida por los otros sistemas nos da como resultados valores menores. Y es que, así como el tipo de estructuras formadas en el sistema es importante ( aglomerados ( tactoides ), intercalada, exfoliada, etc).

En ambos casos, los diversos sistemas formados por el ABSl y el ABS2, se observó que la temperatura de descomposición de todos los nanocompuestos ABS/arcilla es más alta que la del polímero puro. Así mismo, las temperaturas de descomposición de los polímeros de ABS conteniendo 4% de arcilla se incrementan en el siguiente orden:

CNA < Cl0A < C30B < C20A

60

55

·e

E

-8

E ⁴⁰

! O"

QI 35

"O

"O

-8

ai o ₂₅ ::>

20

Ninguna

I!

CNa4

ABSl/Arcilla (4%)

!(

5% 1

11% _13%

aoA4 Tipo de arcilla

C3o84 C20A4

Figura 43. Velocidad de quemado del Sistema compuesto por ABSJIM}.fl'y ABSJ puro

Para los sistemas formados por el ABS2 y las diferentes arcillas, mostrados en la Figura 44, las mejoras en resistencia a la flama se presentaron en todos los sistemas, las mejoras van desde un 12% hasta un 27% con respecto al polímero puro. Las mejoras presentadas por la introducción de las diferentes arcillas son dadas en el siguiente orden C20A>C30B>ClOA>CNa, por lo tanto la menor velocidad de quemado se obtiene trabajando en la arcilla C20A, cuya velocidad de quemado disminuye en un 27% con respecto al polímero puro. En ambos casos, al comparar los nanocompuestos basados en ABS 1 y ABS2, las características de quemado fueron diferentes a las de los polímeros puros. Cuando la prueba es iniciada el polímero puro es consumido por la flama con la aparición de goteo hasta la pérdida total del material. En el caso de los nanocompuestos, el material no presenta goteo y la velocidad a la que el material es consumido es claramente menor.

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60 ABS2/Arcilla (4%)

55

e _ABS2

· e

E

o ⁴⁵

"C ^o _{E 40 12%}

•

!

Q)

:J

O" 20% ¹

Q)

"C 27%

"C

o ₃₀

"C

·g

Qi ₂₅ :>

20

Ninguna CNa4 aoA4 C30B4 C20A4

Tipo de arcilla

Figura 44. Velocidad de quemado del Sistema compuesto por ABS2/Arcillas y ABS2 puro

Las estructuras intercaladas y exfoliadas de la arcilla, dispersas en la matriz polimérica mejoran la propiedad barrera contra el transporte de los gases de combustión y además, promueve el desarrollo de una capa carbonosa "más uniforme" durante la combustión. Esta capa carbonosa actúa como un aislante y una barrera para el transporte de masa que impide en gran medida el escape de los gases de combustión generados durante la descomposición del polímero. Se ha reportado que el tipo de silicato usado en la formación de nanocompuestos, el nivel de dispersión de la misma y las condiciones de procesamiento, tienen una influencia en la magnitud de reducción de la resistencia a la flamal⁴⁴l_

Al comparar los resultados obtenidos en velocidad de quemado para los sistemas formados por el ABS 1 y el ABS2, encontramos que las mayores reducciones en velocidad de quemado se dan en los sistemas cuya matriz polimérica presenta un contenido de acrilonitrilo del 19% el cual corresponde al ABS2, por lo tanto, la concentración de acrilonitrilo presente en el ABS mejora las interacciones polímero-arcilla cualquiera que sea la arcilla ( en este caso las 4 arcillas con las que se trabajó) y por ello, las propiedades de resistencia a la flama (y algunas otras, como ya se vio en las secciones anteriores) se ven incrementadas en un mayor porcentaje. Así mismo, las propiedades de los nanocompuestos se ven influenciadas por el tipo de modificante de la arcilla en el caso de trabajar con arcillas órgano-modificadas. En este

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estudio se observó que: 1) los nanocompuestos con el mayor espaciado basal fueron aquellos con C20A, cuyo agente modificante tiene grupos alquil saturados apenas ligeramente polares, pero tiene el espacio ínter-galerías inicial más alto; y 2) el mayor incremento en el espaciamiento inter-galerías ( desde el espaciado inicial en la arcilla hasta el espaciado final en el nanocompuesto) se logró con los nanocompuestos con C30B, cuyo agente modificante tiene grupos hidroxilo altamente polares.

Tomando como base el mecanismo de retardo a la flama de Zannett. Para el presente trabajo, en el paso 3 se llevarían a cabo las reacciones de pirolisis de las cadenas del ABS, donde se iniciarían con la degradación del butadieno seguida por el estireno y finalmente el acrilonitrilo.

En el paso 4 se formaría la capa de residuo carbónoso la cual en el paso 5 y 6 seria intercalada con las láminas de arcilla reagrupadas, y proveerá de una barrera para la salida de los gases de combustión. Por lo tanto se retardara la degradación del polímero.

Comparando los resultados obtenidos por XRD, DMA, pruebas mecánicas, TGA y flamabilidad, se puede concluir que se obtienen mejoras al introducir la arcilla modificada ₀ sin modificar en el polímero, sin embargo las mejoras en propiedades son mayores al incrementar el porcentaje de acrilonitrilo en el polímero ya que los aumentos se observaron en los sistemas formados por el ABS2. De acuerdo a Lih-Long Chul⁵⁸l, materiales con alto contenido de acrilonitrilo resultan en una mejor dispersión de la arcilla.

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8.5 EFECTO DEL CONTENIDO DE ACRILONITRILO EN LA DISPERSIÓN Y