Nuevos materiales compuestos de PVC basados en nanorellenos

Investigadores de la UPNA trabajan en un proyecto de diseño y fabricación de materiales compuestos de PVC basados en nanorellenos para aplicaciones multisectoriales. También participan la empresa Compuestos y Granzas, S.A. (CYGSA), que actúa como coordinadora, y el Centro Tecnológico L’Urederra. El objetivo final del proyecto, denominado Vinilclay, es el control y la optimización de las propiedades del material plástico; en concreto, la fotoestabilidad, la resistencia térmica y la permeación de gases.

Los materiales compuestos polímero-nanorelleno se desarrollan mediante la síntesis y el tratamiento de nanoarcillas que se introducen en la matriz del polímero. En primer lugar, según explica Antonio Gil, “se pretende mejorar las propiedades de fotoestabilidad: los rayos ultravioleta, responsables de la degradación acelerada de los polímeros, provocan la decoloración y la pérdida de prestaciones del material, con lo que acortan su vida útil. Al introducir moléculas capaces de absorber la radiación lumínica, aumenta la resistencia del compuesto a la radiación UV”.

Las moléculas suelen ser de tipo iónico y se pueden introducir con varios métodos, por ejemplo el intercambio iónico. Dependiendo de la opción elegida, las propiedades de fotorresistencia y el rango de absorción en la región UV-visible pueden verse modificadas, lo que hace que cada método pueda adaptarse a los dos grupos principales de aplicaciones de síntesis de materiales: nanocomposites plásticos opacos, por un lado, y productos coloreados, por otro. En este último grupo, el color deseado en el producto final determinará el tipo de molécula colorante que se utilice.

Mejora de las propiedades refractarias

El segundo objetivo es la mejora de las propiedades refractarias, relacionadas con la capacidad de los nanorellenos de actuar a la vez como refuerzos mecánicos y retardantes de llama. “Los retardantes de llama empleados actualmente están basados en hidróxidos de aluminio y de magnesio o en plastificantes ignífugos y han de ser usados en porcentajes de carga elevados, lo que deteriora las propiedades mecánicas del compuesto final”, señala el profesor Gil.

Los nuevos nanorellenos que se plantean pueden aumentar la estabilidad térmica del material, reducir la emisión de humos en caso de combustión y contrarrestar el deterioro de propiedades mecánicas que otros retardantes de llama generan. “Gracias al efecto sinérgico entre el nanorelleno y el material ignífugo, incluso se puede disminuir la proporción de los materiales ignífugos convencionales empleados en formulaciones habituales”.

Por último, la mejora en las propiedades de permeación de los materiales contempla, gracias a la adición de los nanorellenos, el desarrollo de nuevas formulaciones con propiedades barrera frente a los gases y moléculas orgánicas volátiles de bajo peso molecular. De esta forma, se tratará de reducir la difusión de los gases a través de los polímeros modificados.

El proyecto Vinilclay está subvencionado por el antiguo Ministerio de Ciencia e Innovación en el marco del programa INNPACTO y cofinanciado con cargo al fondo FEDER, se prolongará hasta finales de este año. Los investigadores de la UPNA son los profesores del Departamento de Química Aplicada Antonio Gil Bravo y Sophia A. Korili, y la ayudante de proyecto Saioa Albeniz, miembros del Grupo de Investigación Tecnologías y Aplicaciones Medioambientales.