Caracterización de nanocompuestos de polietileno-co-octadeceno con TiO2, preparados mediante polimerización in-situ

Abstract

En los últimos años, los materiales con propiedades antimicrobianas han generado gran interés, ya sea para su uso en envasado de alimentos o insumos médicos. Mediante nanocompuestos que incorporen la fase anatasa del dióxido de titanio (TiO2), es posible conseguir un notable efecto biocida sobre una gran cantidad de microbios. Ante la presencia de luz UV en la superficie del TiO2 se producen reacciones de tipo redox que generan radicales que pueden oxidar compuestos o células absorbidas, los que destruyen una amplia gama de microorganismos. En este contexto se decidió estudiar la preparación de nanocompuestos con TiO2 mediante polimerización in-situ. El objetivo del trabajo es preparar nanocompuestos de Polietileno-co-octadeceno con TiO2 y estudiar sus principales propiedades térmicas y mecánicas. Para ello, se prepararon nanocompuestos con 3 distintas matrices orgánicas, variando el contenido de octadeceno alimentado al reactor durante la polimerización: 0 [mol/L], 0,0625 [mol/L] y 0,375 [mol/L]. Las nanopartículas utilizadas fueron: nanoesferas de TiO2, nanoesferas de TiO2 modificadas con Hexadecil trimetoxisilano y nanotubos de TiO2. Las nanopartículas fueron previamente caracterizadas mediante TEM, DRX y EDX. Se registró un aumento en la actividad catalítica con el incremento de octadeceno en el polímero, tendencia que se mantuvo en los nanocompuestos alcanzando actividades de hasta 11000 Kg mol-1 bar-1 hr-1, que se explica por el efecto comonómero. Sin embargo, al comparar un copolímero con un nanocompuesto con la misma fase orgánica no se observaron cambios importantes, a excepción de los nanotubos, donde las actividades presentaron un drástico descenso, con valores entre los 450 y 3000 Kg mol-1 bar-1 hr-1. Se encontró que para cargas de nanopartículas de TiO2 de 3% y 5%, en la matriz de Polietileno, no se presentan mayores cambios en las propiedades mecánicas del material (módulo elástico, límite de fluencia, elongación en ruptura). En los nanocompuestos con la matriz con baja alimentación de octadeceno se observó una disminución en estas propiedades en comparación al copolímero. Para los nanocompuestos con la mayor alimentación de octadeceno, en cambio, se observó una mejora en las propiedades mecánicas. En particular, en presencia de nanoesferas el módulo elástico aumentó hasta un 400%, alcanzando valores por sobre los 40 MPa, frente al módulo de 11 MPa del copolímero. En conclusión, los resultados obtenidos presentan a los nanocompuestos de etileno-octadeceno con TiO2 como un material versátil, con potencial para combatir la presencia de microorganismos en diversas aplicaciones. Conociendo las principales propiedades mecánicas estos nanocompuestos, se puede continuar la investigación de ellos para una posible utilización en envasado para la industria alimentaria o medicina. El siguiente paso en esta investigación, por lo tanto, consiste en comprobar las propiedades bactericidas del nuevo material producido, y estudiar su permeabilidad frente a gases.