Influence of Chemically Treated Palygorskite Over the Rheological Behavior of Polypropylene Nanocomposites

Melt compounding was used to prepare thermoplastic composites reinforced with palygorskite; the chemical modification of the palygorskite surface and the control of extrusion parameters were used to promote good dispersion and a good interface with the matrix, affecting the rheological properties of the mixture, since the melt viscoelastic behavior is sensitive to changes in the molecular structures at nanoscale and mesoscale. The palygorskite nanoclay (diameter 30 nm) was extracted from a site in the southeast of the state of Yucatan, Mexico; the palygorskite was subjected to purification and then superficially modified with 3-aminopropyltrimetoxysilane. These processes generated three types of specimens: unpurified, purified and purified-silanized palygorskite; which were subsequently incorporated (0.5 w%) to a polypropylene matrix by twin extrusion. Frequency sweeps were used to evaluate the interaction between the matrix and the nano-reinforcement. The master curves of storage modulus (G’), loss modulus (G”) and complex viscosity (η*) vs angular frequency (ωx) show a change of the interfacial interaction polypropylene/palygorskite when the palygorskite was chemically modified.

ResumenEl método de mezclado en fundido se utilizó para preparar materiales compuestos termoplásticos reforzados con paligorskita; la modificación química de esta y el control de los parámetros de extrusión se usaron para promover una buena dispersión y buena interface con la matriz polimérica, afectando las propiedades reológicas de la mezcla, ya que el comportamiento viscoelástico en fundido es sensible a los cambios en las estructuras moleculares tanto a nanoescala como a mesoescala. La nanoarcilla paligorskita se extrajo de una mina a cielo abierto situada en el sureste del estado de Yucatán, México; esta arcilla fue sometida a un proceso de purificación y una modificación superficial con 3-aminopropiltrimetoxisilano. Estos procesos generaron tres tipos de especímenes: paligorskita sin purificar, purificada y purificada-silanizada; las cuales fueron incorporadas (0.5 w%) a una matriz de polipropileno por extrusión de doble husillo. Barridos de frecuencia se emplearon para evaluar la interacción entre la matriz y el nano-refuerzo. Las curvas maestras del módulo de almacenamiento (G’), módulo de pérdida (G”) y la viscosidad compleja (η*) vs la frecuencia angular (ωx) mostraron un cambio en la interacción interfacial polipropileno/paligorskita cuando la arcilla se modificó químicamente.