Aditivos migratorios antiestáticos y deslizantes para polietileno

• Autores: Cammarata, María del Mar
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Negri, Ricardo Martín; Contin, Mario D.
• Materia: ADITIVO; POLIETILENO; DINAMICA MOLECULAR; DIFUSION; QUIMICA ”CLICK”; ELECTRIFICACION POR CONTACTO; ANTIESTATICO; DESLIZANTE; ADDITIVE; POLYETHYLENE; MOLECULAR DYNAMICS; DIFFUSION; “CLICK” CHEMISTRY; CONTACT ELECTRIFICATION; ANTISTATIC; SLIP
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La incorporación de aditivos migratorios en polímeros para mejorar sus propiedades es una práctica corriente en la industria plástica de envases y embalajes. El desempeño de un aditivo depende de su capacidad de modificar propiedades superficiales del preparado polimérico, como por ejemplo películas delgadas para distintas aplicaciones. Entre los aditivos más frecuentes (comúnmente moléculas anfifílicas), se destacan los deslizantes y antiestáticos. El objetivo central de la presente tesis fue la generación de conocimiento en el área de aditivos migratorios, antiestáticos y deslizantes para polietileno (PE). Dado que la difusión es un factor central en el proceso migratorio, se estudió computacionalmente la difusión en PE de dos familias de compuestos anfifílicos que incluyen aditivos industriales. Se observó una dependencia sencilla de la difusión con la masa del aditivo, y algo más compleja con la temperatura. En el último caso resultaron muy relevantes las interacciones aditivo-polímero. Otro de los objetivos fue la obtención de nuevos aditivos migratorios a partir de materias primas de bajo impacto ambiental. Para la evaluación de su desempeño como potenciales deslizantes y/o antiestáticos en comparación con aditivos de referencia industriales, fue fundamental comprender las interacciones superficiales con moléculas de agua provenientes del ambiente. Se prepararon cuatro compuestos mediante química “click” y se aplicaron a la superficie de películas de PE delgadas. Sobre ellas se determinaron propiedades como ángulos de contacto con agua, resistividad superficial y coeficientes de fricción. La interacción de PE y los aditivos con agua interfacial se estudió también mediante experimentos de electrificación por contacto y determinaciones de potencial zeta. Todos los compuestos sintetizados redujeron la resistividad superficial de PE, y en algunos casos los coeficientes de fricción. Con uno de ellos, la actividad antiestática fue comparable a la de un aditivo comercial. Se demostró que los mecanismos de interacción con agua involucrados en las actividades antiestática y deslizante son diferentes a los que ocurren en la generación de cargas y potenciales eléctricos superficiales en PE. El análisis global permite concluir que las interacciones con agua superficial son de enorme relevancia aún en polímeros no polares y pueden ser moduladas por aditivos. La tesis fue realizada con la financiación conjunta entre CONICET Argentina y Ampacet South America S.R.L.
The incorporation of migratory additives in polymers to improve their properties is a common practice in the plastic packaging industry. The performance of an additive depends on its ability to modify surface properties of the polymeric preparation, such as thin films for different applications. Among the most frequent additives (commonly amphiphilic molecules), slippers and antistatics stand out. The central objective of this thesis was the generation of knowledge in the area of antistatic and slippery migratory additives for polyethylene (PE). Since diffusion is a central factor in the migrations process, the diffusion in PE of two families of amphiphilic compounds that include industrial additives was studied computationally. A simple dependence of diffusion on the mass of the additive was observed, and a somewhat more complex temperature dependence. In the last case, the additive-polymer interactions were very relevant. Another objective was the obtaining of new migratory additives from raw materials with low environmental impact. For the evaluation of their performance as sliding and/or antistatic potentials in comparison with industrial reference additives, it was essential to understand the surface interactions with water molecules from the environment. Four compounds were prepared by “click” chemistry and applied to the surface of thin PE films. Properties such as contact angles with water, surface resistivity and friction coefficients were determined on them. The interaction of PE and the additives with interfacial water was also studied by contact electrification experiments and zeta potential determinations. All synthesized compounds reduced the surface resistivity of PE, and in some cases the friction coefficients. With one of them the antistatic activity was comparable to that of a commercial additive. It was demonstrated that the interaction mechanisms with water involved in antistatic and sliding activities are different from those that occur in the generation of charges and surface electric potentials in PE. The global analysis allows us to conclude that interactions with surface water are of enormous relevance even in non-polar polymers and can be modulated by additives. The thesis was carried out with joint financing between CONICET Argentina and Ampacet South America S.R.L.
Fil: Cammarata, María del Mar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.