ES2545958T3 - Partículas esféricas de carbonato cálcico - Google Patents

Abstract

Partículas esféricas de carbonato cálcico con un diámetro promedio de partículas en la gama de 0,05 μm a 1,75 μm y un contenido de agua de como máximo 5,0 % en peso, referido a su peso total, caracterizadas porque - la proporción de carbonato cálcico cristalino es inferior al 90% en peso y - pueden obtenerse las partículas de carbonato cálcico mediante un procedimiento en el que i) el cloruro cálcico reacciona con dialquilcarbonato en presencia de un hidróxido de metal alcalino en solución acuosa, utilizándose los componentes en las siguientes concentraciones: a) CaCl2: 15 mmol/l hasta 45 mmol/l; b) dialquilcarbonato: 15 mmol/l hasta 45 mmol/l; c) hidróxido de metal alcalino: 20 mmol/l hasta 50 mmol/l ii) se separa y seca el producto obtenido.

Description

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La calidad de la dispersión de la sustancia de relleno puede enjuiciarse en base a las fotos REM (fig. 8). En todos los casos se logró una distribución razonable de las partículas de carbonato cálcico. No obstante el uso de V16 condujo a mejores resultados. No se observaron grandes agregaciones, lo que indica que las fuerzas de cizalla durante la extrusión eran suficientemente grandes. Por el contrario para Precarb 400 se

5 encontraron ocasionalmente pequeñas agregaciones, que no se rompieron durante la elaboración. Las partículas alargadas de este material tienden a una orientación preferente en la dirección de extrusión, aún cuando se observaron también algunas partículas con orientación perpendicular a la dirección de extrusión. Esto indica que las fuerzas de cizalla no eran suficientes para orientar perfectamente todas las partículas.

10 Además poseen los materiales extrusionados con Precarb 400 una superficie más rugosa que los materiales extrusionados con V16.

Los ensayos en las superficies de rotura mostraron puntos defectuosos entre las partículas de carbonato cálcico y la matriz polímera, atribuibles a una compatibilidad no optimizada de los componentes inorgánicos

15 y de los componentes orgánicos. Algunas de las partículas se soltaron al romperse el polímero. En las fotos REM de los compuestos basados en ácido poliláctico puede observarse una adhesión algo mayor del polímero a la sustancia de relleno inorgánico. Posiblemente funciona el ácido láctico formado durante la extrusión como aglutinante entre el polímero y la superficie de carbonato cálcico.

20 Aun cuando el secado del carbonato cálcico amorfo dio lugar a cristales de calcita más pequeños en las bolas, soportó el V16 las fuerzas de cizalla durante la extrusión y no se rompió.

En las mediciones DSC mostraron los compuestos de LLDPE, HDPE y los de PP sólo una endotermia en la fusión y al enfriarse sólo una señal de cristalización (tabla 5). Las características térmicas de las

25 poliolefinas semicristalinas no se ven prácticamente influidas por las sustancias de relleno, lo cual indica que las interacciones entre el polímero y la sustancia de relleno son tan pequeñas que pueden despreciarse. No obstante, en PLA como matriz dan lugar ambas sustancias de relleno a una reducción de la temperatura de vitrificación y de fusión, que es proporcional al contenido en sustancia de relleno.

30 Tabla 5

Material

Hm(J/g) Tm (ºC) Tc (ºC) Tg (ºC)

LLDPE

90,0 127,2 104,0 -

C1

104,8 129,3 105,8 -

C2

112,9 129,6 104,8 -

HDPE

167,0 136,8 109,8 -

C3

160,0 140,0 105,2 -

C4

164,7 139,0 106,7 ´-

PP

66,7 169,0 111,3 -

C5

71,1 165,4 116,6 -

C6

71,3 167,4 116,1 -

C7

69,5 163,7 120,9 -

C8

70,5 163,1 126,4 -

PLA

31,5 159,8 - 68,2

C11

26,3 159,4 - 61,9

C12

23,9 158,2 - 60,8

C13

32,5 162,0 - 59,3

C14

22,5 161,2 - 59,9

La influencia de las sustancias de relleno sobre el comportamiento en cuanto a alargamiento se compendia

35 en la tabla 6. Básicamente originan ambas sustancias de relleno un incremento del módulo de Young y una reducción de la resistencia a la tracción y del alargamiento de rotura. El alargamiento de rotura desciende para todos los compuestos frente al material sin relleno, aun cuando el descenso es menor para polímeros rellenos con partículas esféricas de carbonato cálcico. Las partículas alargadas de Precarb 400 originan el fallo para un alargamiento de rotura muy pequeño. Esto ha de atribuirse probablemente a la forma de las

40 partículas o a una distribución heterogénea de las partículas en la matriz polímera.

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Tabla 6

Material

resistencia a la tracción módulo de tracción alargamiento de rotura

LLDPE

22  0,8 161  4 686  24

C1

13  3,7 168  40 390  182

C2

20  2,5 169  26 689  60

HDPE

38  4 631  27 531  51

C3

27  3,7 844 157 511  47

C4

23  6,4 823 46 415  186

PP

47  2,6 798  91 933  29

C5

28  2,2 1029  95 58  14

C6

32  5 990  40 651  129

5 En las curvas tensión-alargamiento (figura 9) es inferior el límite elástico del polímero relleno, observándose para los polímeros rellenos con V16 los valores mínimos. La reducción del límite elástico debería ser proporcional al factor (1-φ), siendo φ la proporción en volumen de la sustancia de relleno cuando bajo las solicitaciones se sueltan las partículas de la matriz polímera. Para los materiales rellenos con V16 la reducción del límite elástico fue de aprox. 10%, mientras que para materiales rellenos con Precarb 400 sólo

10 se observó aprox. 5%. Esto indica una adhesión débil de los polímeros a las partículas.

La presencia de las sustancias de relleno sólidas en los polímeros termoplásticos influye sobre su facilidad de elaboración. En las figuras 10A y 10B se muestran la viscosidad compleja (η*) de los LLDPE y HDPE sin relleno y de los rellenos con 10% en volumen de carbonato cálcico para frecuencias en la gama de 0,01

15 s-1 a 100 s-1 a 190 ºC y 200 ºC. Los valores de viscosidad de cada sistema descienden debido al efecto de la viscosidad estructural al aumentar el coeficiente de oscilación. Las partículas de la sustancia de relleno aumentan la viscosidad de los compuestos comparada con la de los polímeros sin rellenar. La diferencia entre LLDPE relleno con V16 y LLDPE relleno con Precarb 400 es a bajas frecuencias aprox. 20%, mientras que para HDPE esta diferencia es sólo de aprox. 6%. Para frecuencias mayores desciende la diferencia

20 entre las viscosidades de los polímeros no rellenos y rellenos. La mayor viscosidad de los materiales rellenos con Precarb 400 puede atribuirse a la orientación parcial de las partículas durante la extrusión.

El módulo de cizalla complejo como función de la frecuencia se representa en las figuras 11C y 11D para LLDPE y HDPE no relleno y relleno. Las muestras rellenas muestran comportamientos de fluencia similares

25 a los de los polímeros no rellenos. Puede observarse un débil aumento del módulo de memoria (G’) y del módulo de pérdidas (G”) al aumentar la frecuencia para todas las muestras. Los valores de G’ y G” eran mayores para los polímeros rellenos. El LLDPE que contenía Precarb 400 mostraba un aumento importante del módulo de memoria a bajas frecuencias, que podría atribuirse a la formación de aglomerados.

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Claims (1)

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