Procesos de crecimiento de nanoestructuras en mezclas de poliolefinas inducidos por flujo viscoelástico

Resumen

Han pasado algo más de 80 años desde que Staudinger expuso por primera vez sus ideas sobre el concepto de macromolécula, que han sentado las bases de la química macromolecular. Estos materiales, en muy poco tiempo, se han hecho imprescindibles para la sociedad actual, y gracias a su gran versatilidad están presentes en todas las áreas del conocimiento. Dentro de los polímeros, las poliolefinas constituyen los productos más rentables por su bajo coste de producción y, por tanto, los más comercializados. Esta memoria de Tesis surge a partir de un problema tecnológico real e intenta ahondar en el conocimiento de la interacción entre los componentes de las mezclas de poliolefinas. La gran experiencia desarrollada en nuestro grupo de investigación durante los últimos quince años, en el campo de las poliolefinas permite abordar este tipo de investigación, a la luz de los conocimientos adquiridos a través de modelos moleculares o poliolefinas de arquitectura controlada. Las protagonistas de este estudio son mezclas compuestas por una matriz de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y una fase dispersa de polietileno de baja densidad (LDPE). A pesar de la gran similitud entre todas las mezclas, se han encontrado relevantes diferencias en su comportamiento que van a condicionar la aplicación final del material. Cuando la matriz es un LLDPE homogéneo desde el punto de vista de estructura molecular, la interacción entre ambos componentes es muy débil, se obtienen mezclas inmiscibles con una interfase abrupta que generan unas propiedades ópticas excelentes. Sin embargo, cuando la matriz es un LLDPE más heterogéneo, aumenta la interacción entre los componentes, produciéndose una interpenetración entre los dos materiales, lo que genera una interfase “gruesa” que en el estado fundido tiene sus propias características viscoelásticas. Esta es la primera vez que se tienen evidencias experimentales de este tipo de interfase sin añadir un componente externo. Habría que destacar, que las mezclas con interfase, en el estado sólido y tras el procesado, están más orientadas y tienen propiedades elongacionales excelentes; sin embargo, sus propiedades ópticas son inferiores que las de las mezclas que no poseen interfase. [ABSTRACT] It has been over 80 years since Staudinger exposed his ideas about macromolecules, which have set the foundations of macromolecular chemistry. Macromolecules, in a very short time, have become essential in our lives. Thanks to their versatility, polymers are present in all areas of knowledge. Among synthetic polymers, polyolefins are the most profitable products due to their low production cost and, therefore, polyolefins are the most commercialized polymers. This PhD thesis arises from a real technological problem and tries to look into the interaction between the components of polyolefins blends. The major figures of this study are blends composed of a matrix of linear low density polyethylene (LLDPE) and a dispersed phase of low density polyethylene (LDPE). Although all the blends studied are very similar, we have found significant differences in their behavior that will determine the final application of products. When the matrix is an homogeneous LLDPE, from a structural (molecular) point of view, the interaction between LLDPE and LDPE is weak, and immiscible blends with abrupt interfaces are obtained. These kinds of blends generate a final product with excellent optical properties. However, when the matrix is a more heterogeneous LLDPE, the interaction between the components increases, resulting in interpenetrated domains between the two components of the blend. This creates a thick interface in the melt state characterized by its own viscoelastic properties. As judged by the deep revision of literature performed in this study, this is the first experimental evidence of this kind of interface found in polyethylene blends, without adding an external component. The presence of the interfacial component in these systems has an important impact in their processing and final use. The additional long relaxation times associated to the interface play a key role, as these blends have excellent extensional properties and become more oriented after processing, but their optical and certain mechanical properties are worse than LLDPE/LDPE blends without interface.