1 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanotecnología en los Compuestos de PVC Mayo 28, 2010 M.C. Luis Hinojosa Ing. de Desarrollo Tecnológico Gerencia de Tecnologías Ing. Martín Romero Gerente de Servicio Técnico Gerencia Comercial Nacional

2 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compendio Nanocompuestos de PVC plastificado Nanoarcillas Proceso de exfoliación Propiedades mecánicas Efecto del plastificante Degradación térmica

3 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanotecnología Cargas convencionales (tamaño microscópico) 2  m Cargas nanoscópicas 100 nm

4 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Montmorillonita Fuente: The University of British Columbia

5 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Montmorillonita Modificada Montmorillonita Sodio, espacio de 1.17 nm = Sodio Montmorillonita modificada con, espacio de 1.85 nm = CH 2 CH 2 OH | CH 3 – N+– T | CH 2 CH 2 OH donde T es “Tallow” (~65% C18; ~30% C16; ~5% C14)

6 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Exfoliación

7 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Intercalación

8 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compuestos Compuesto Convencional

9 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compuestos Nanocompuesto

10 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Propiedades de barrera Nanocompuesto

11 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Medio de Exfoliación

12 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Preparación de Nanocompuesto Polimerización in situFusión Ingredientes Nanocompuesto (sólo polímero y nanocarga) Reactor Ingredientes Nanocompuesto Mezclador

13 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Propiedades Mecánicas

14 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tipo de Propiedades Módulo de Elasticidad Tracción Máxima Elongación

15 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tratamiento en la Superficie de la Arcilla

16 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Modificación de la Nanoarcilla Fuente: Southern Clay Products, Inc.

17 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Naturaleza de la Organoarcilla Acidez del tratamiento: Cloisite® 10A > 15A > 25A > 93A > 30B

18 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tratamiento en Propiedades Mecánicas Módulo RelTracción RelMáx Elong Rel

19 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compatibilidad del Tratamiento PVC = Polímero Polar Polaridad del tratamiento: Cloisite® Na+ > 30B > 93A

20 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compatibilidad del Tratamiento CNa+ C30BC93A Parámetro

21 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tipos de Mezclado

22 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Mezclado A Plastificante Estabilizador Nanoarcilla 10 min PVC 3 min 10 min Nanocompuesto

23 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. 1 min Mezclado B Plastificante Estabilizador PVC 10 min Nanocompuesto Nanoarcilla 3 min 10 min

24 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Mezclado C Plastificante Estabilizador PVC 3 min 3 Nanocompuesto Nanoarcilla 7 min min+ 7

25 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Mezclado en Propiedades Mecánicas Módulo RelTracción RelMáx Elong Rel

26 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tipo de Plastificante

27 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Plastificantes Estudiados Ftalatos: –Butil Bencil Ftalato(BBP) –C 7 –C 9 Alquil Bencil Ftalato(ABP) –Di-2-Etilhexil Ftalato(DOP) Fosfatos: –2-Etilhexil Difenil Fosfato(ODPP) –Isodecil Difenil Fosfato(IDDP)

28 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Cantidad de Plastificante 30 phr65 phr100 phr

29 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Tipo de Plastificante

30 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Regla de las Mezclas E = Módulo de Elasticidad V = Fracción Volumen Subíndices: c = compuesto f = “filler” (carga) m = matriz (PVC)

31 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanocompuesto Uniforme

32 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanocompuesto NO Uniforme

33 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanocompuesto NO Uniforme

34 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Nanocompuesto NO Uniforme

35 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Eficiencia del Refuerzo  = Factor de Eficiencia E c = Módulo de Elasticidad del Nanocompuesto E max = Módulo de Elasticidad Predicho por la RDM

36 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Eficiencia de Plastificante

37 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Compatibilidad del Plastificante  = Parámetro de Actividad  = Parámetro de Interacción de Flory-Huggins M = Peso Molecular del Plastificante

38 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Actividad vs Eficiencia BBP DOP IDDP ABP ODPP

39 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Propiedades Térmicas

40 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Cinética de Degradación  = Grado de conversión k = Constante cinética de Arrhenius t = tiempo W = Peso de la muestra  = Factor de Arrhenius E = Energía de Activación R = Constante de los gases ideales T = Temperatura n = orden de reacción

41 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Parámetros Cinéticos Método de Friedman Método Alterno (B) Regresión Multilineal

42 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Método de Friedman Se requieren al menos 3 diferentes velocidades de calentamiento Sólo se usa un número limitado de 

43 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Método B Se requiere sólo una velocidad de calentamiento Se usan todos los valores de  en el rango de 0.01 a 0.99

44 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Regresión Multilineal Método directo Se requieren herramientas (como software) que permitan regresión multilineal sobre muchos puntos

45 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Cálculo de  con Parámetros Normalización de A:

46 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Comparación de Métodos

47 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Aplicación de Parámetros Cálculo de tiempo: Cálculo de peso:

48 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Gráficas de masa y tiempo 0 phr estabilizador 3 phr estabilizador

49 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Gráficas de masa y tiempo ABP DOP

50 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Generalidades de Nanocompuestos  Ventajas:  Buena transparencia  Mejora propiedades de barrera  Reducción del encogimiento  Incremento de rigidez  Mejora resistencia a la flama  Mayor temperatura de deflexión al calor

51 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Buena transparencia Mejora propiedades de barrera Farmacéutica y empaque de alimentos. Película para empaque de medicamento. Película flexible para alimentos. Aplicaciones

52 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Agricultura. Buena transparencia Mejora propiedades de barrera Invernaderos en climas de baja temperatura. Secado rápido de tabaco.

53 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. Incremento de rigidez Mayor temperatura de deflexión al calor Tubería y conexiones.

54 Cydsa División Química Policyd, S. A de C. V. “Como no sabían que era imposible lo hicieron” Anónimo “No existen las ciencias aplicadas sino las aplicaciones de la ciencia ” Anonimo