Role of hydrophobically modified inulin of rubber latex stability and film formation
- Autores: Manroshan Singh
- Directores de la Tesis: Tadros Tharwat F. Fouad (dir. tes.), Jordi Esquena Moret (dir. tes.), Carmen González Azón (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Santiago Esplugas Vidal (presid.), Francisca Izquierdo Torres (secret.), Salmiah Ahmad (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El objetivo principal del trabajo de investigación ha sido estudiar y controlar la estabilidad del látex natural, en presencia de un nuevo tensioactivo polimérico (copolímero de injerto, con una cadena principal de unulina funcionalizada con cadenas laterales alquílicas). Otro objetivo importante ha sido relacionar las propiedades coloidales del látex con las propiedades de las películas de látex.
La adsorción del tensioactivo, sobre las partículas de caucho del látex, se ha investigado mediante la realización de isotermas de adsorción, determinaciones de potencial Zeta y de tamaños hidrodinámicos. La estabilidad de las partículas de caucho, en función de la concentración de tensioactivo, se ha estudiado mediante determinaciones de la concentración crítica de coagulación de Ca(NO3)2 (CCC). Las interacciones entre las partículas se han estudiado por reología. Por otra parte, se han preparado muestras de guantes, utilizando un proceso en planta piloto, en función de la concentración de tensioactivo, y se han caracterizado sus propiedades mecánicas y morfológicas.
Los resultados han demostrado que el tensioactivo se adsorbe fuertemente sobre las partículas de caucho, y que el Ca(NO3)2 aumenta la adsorción de tensioactivo. La adsorción del tensioactivo sigue un modelo de isoterma de Langmuir, y se ha calculado el área por molécula y la energía libre de adsorción a partir del ajuste a dicho modelo. Se ha observado que la energía libre de adsorción aumenta un orden de magnitud con la adición de 0.5 M Ca(NO3)2. Ello se ha atribuido a la deshidratación del tensioactivo por el Ca2+, lo que facilita la adsorción sobre superficies hidrófobas.
Por otra parte, la adsorción del tensioactivo también produce una disminución del potencial Zeta. Este efecto se atribuye a que el tensiaoctivo polimérico desplaza el plano hidrodinámico a mayores distancias de la superficie de las partículas. Dicho desplazamiento se ha calculado en 4.3 ±0.5 nm, valor semejante al determinado por dispersión dinámica de luz, de 3.1 ±0.35 nm.
La estabilidad colidal del látex aumenta enormemente con la adsorción del tensioactivo. En presencia de pequeñas concentraciones de tensioactivo, se han observado tres situaciones distintas: (i) Coagulación a concentraciones muy bajas de tensioactivo; (ii) Floculación débil cuando la cantidad de tensioactivo es pequeña y no permite recubir toda la superficie de las partículas; (iii) Dispersión estable, cuando la concentración de tensioactivo es superior a la concentración de saturación observada en las isotermas de adsorción.
El estudio de las propiedades coloidales mediante reología ha permitido estimar el grosor de capa de tensioactivo adsorbido, de 10 nm, aunque la viscosidad no presenta un buen ajuste al modelo de Dougherty-Krieger, debido principalmente a que las partículas son blandas y deformables (tal como se ha observado por microscopía óptica y SEM); y no cumplen un modelo que supone esferas rígidas. Los ensayos de viscoelasticidad han permitido calcular la dimensión fractal de los agregados de partículas, ¿2.9, en presencia de pequeñas concentraciones de INUTEC NRA. Los valores obtenidos son próximos a 3, que es el valor máximo para agregados compactos. Por lo tanto, la presencia de INUTEC permite obtener agregados con menor porosidad.
Se han preparado y caracterizado muestras de guantes, y se ha estudiado la influencia del tensioactivo. Su adición produce una disminución en el grosor de los guantes y por lo tanto de su peso total. Ello se ha atribuido a la mayor estabilidad de las partículas de látex, formándose una capa con menor grosor de partículas coaguladas. Las muestras de guantes se han observado por microscopía electrónica de barrido (SEM), apreciando la formación de films con menor porosidad y con mayor homogeneidad, en presencia del tensioactivo. Ello es coherente con el elevado valor de dimensión fractal obtenido por reología. Probablemente, una floculación más débil permite la formación de agregados más compactos, que dan lugar a la formación de films más homogéneos. Las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y la rotura no varían con la adición de tensioactivo. Este resultado se ha interpretado como la neutralización de dos posibles efectos opuestos: El menor grosor disminuiría las propiedades mecánicas, aunque sin embargo la mayor homogeneidad del film las aumentaría.
