Aleación polimérica novedosa | |
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Tipo | Aleación polimérica nanocompuesta |
Ingrediente principal | Poliolefina |
Ingredientes adicionales | Poliamidas, compatibilizantes, antioxidantes, colorantes |
Densidad p | 0,96 g / cm3 |
Resistencia a la tracción (σ t ) | 19–32 MPa |
Límite elástico / rendimiento | 12% |
Temperatura del vidrio | 70 ° C |
Punto de fusion | > 200 ° C |
Coeficiente de expansión lineal (α) | 80 ppm ° C |
Fuente [1] |
La nueva aleación polimérica (NPA) es una aleación polimérica compuesta de poliolefina y polímero de ingeniería termoplástico con propiedades de ingeniería mejoradas. NPA fue desarrollado para su uso en geosintéticos . Una de las primeras aplicaciones comerciales de NPA fue en el fabricante de tiras poliméricas utilizadas para formar sistemas de confinamiento celular Neoloy® (geoceldas) .
Se desarrolló una nueva aleación polimérica como alternativa al polietileno de alta densidad (HDPE) en geosintéticos. Aunque el HDPE se usa ampliamente debido a su bajo costo, facilidad de fabricación y flexibilidad, su fluencia relativamente alta , baja resistencia a la tracción y sensibilidad a temperaturas elevadas limitan su uso, por ejemplo, en aplicaciones de geoceldas críticas a largo plazo. [2]
Utilizada en la fabricación de geosintéticos, como el sistema de confinamiento celular , la nueva aleación polimérica proporciona mayor resistencia a la tracción y rigidez, y es más duradera sobre cargas dinámicas y bajo temperaturas elevadas que las fabricadas con HDPE (Han, 2011). [3] La vida útil de los geosintéticos basados en NPA, como las geoceldas, los hace adecuados para el diseño a largo plazo en infraestructura, como carreteras , ferrocarriles , depósitos de contenedores y muros de contención altos .
Producción
La nueva aleación polimérica (NPA) está compuesta para aplicaciones geosintéticas, como geoceldas o geomallas de alto módulo . En las aplicaciones de geoceldas, las tiras se coextruyen en tiras multicapa. Las capas externas son una mezcla de poliolefinas, mientras que la capa central está formada por un polímero de alto rendimiento. La mezcla es generalmente inmiscible (una aleación), donde el polímero de alto rendimiento se dispersa en una matriz formada por las poliolefinas. Dado que las mezclas de polímeros son básicamente inestables, se estabilizan durante el procesamiento de la masa fundida, a un nivel nano combinado con material compatibilizado. [4]
La nueva capa de núcleo de aleación polimérica está hecha de un compuesto de polímero de alto rendimiento con un módulo de almacenamiento de ≥1400 MPa a 23 ° C, medido por Análisis Mecánico Dinámico (DMA) a una frecuencia de 1 Hz según ASTM D4065; o una resistencia máxima a la tracción de al menos 30 MPa. Las capas externas suelen estar hechas de un polímero de polietileno o polipropileno, con una mezcla o aleación con otros polímeros, cargas, aditivos, fibras y elastómeros. Las aleaciones de alto rendimiento de poliamidas, poliésteres y poliuretanos se combinan con polipropileno, copolímeros, copolímeros de bloque, mezclas y / u otras combinaciones. [5]
Fabricar
Si bien la mayoría de los homopolímeros de polipropileno son demasiado frágiles y la mayoría de los copolímeros de polipropileno son demasiado blandos, ciertos grados de polímeros de polipropileno son lo suficientemente rígidos para fines de ingeniería, pero lo suficientemente suaves como para que se pueda manipular un geosintético para la instalación. Estos polímeros se modifican mediante procesos de tratamiento patentados y la adición de aditivos como nanopartículas para lograr las propiedades físicas requeridas.
A diferencia de los polímeros poco cristalinos, como el polipropileno, que requieren un procesamiento posterior a la extrusión, como orientación, reticulación y / o recocido térmico, los polímeros más cristalinos, como la nueva aleación polimérica, pueden extruirse como tiras y soldarse en sección sin posextrusión. tratamiento. La hoja se puede extruir en tiras y soldar, sembrar o unir para formar productos geosintéticos. Dichos aditivos (estabilizadores para polímeros) se pueden seleccionar entre, entre otros, agentes nucleantes, cargas, fibras, estabilizadores de luz de amina impedida (HALS), antioxidantes, absorbentes de luz UV y negro de humo en forma de polvos, fibras o bigotes.
Propiedades
La poliolefina en la nueva mezcla de polímero de aleación polimérica proporciona resistencia al agrietamiento por tensión, resistencia hidrolítica , funcionalidad a muy baja temperatura y resistencia al desgarro, mientras que el polímero de ingeniería de poliamida proporciona resistencia, rigidez, retención de la resistencia mecánica a temperaturas elevadas, resistencia a la fluencia y dimensional a largo plazo. estabilidad. La nueva aleación polimérica tiene un coeficiente de expansión térmica CTE inferior a aproximadamente 135 ppm / ° C; resistencia a medios ácidos mayor que la resina de poliamida 6 y / o resistencia a medios básicos mayor que la resina PET; resistencia a los hidrocarburos mayor que la del HDPE; módulo de fluencia de> 400 MPa a 25 ° C al 20% de la carga de límite elástico durante 60 minutos (ISO 899-1); y 1 por ciento de módulo de flexión secante > 700 MPa a 25 ° C (ASTM D790). La nueva aleación polimérica tiene una resistencia a la tracción en el rango de 19,1 a 32 MPa con un módulo elástico de 440 a 820 MPa (al 2% de deformación). [1]
Aplicaciones
Se desarrolló una nueva aleación polimérica para geosintéticos de alto módulo, incluidas geoceldas , geomallas y geomembranas , que requieren mayor resistencia, rigidez y durabilidad. En una aplicación de geoceldas, el alto módulo de la nueva aleación polimérica significa paredes celulares rígidas y fuertes, que brindan una respuesta elástica muy alta a la carga dinámica incluso después de millones de ciclos sin deformación plástica permanente. [6] La resistencia y rigidez de la nueva aleación polimérica, medida por la resistencia a la tracción, la resistencia a la deformación a largo plazo, el coeficiente de expansión térmica (CTE) y el rendimiento a temperaturas elevadas (módulo de almacenamiento), proporciona una vida útil de rendimiento previamente disponible en geoceldas. aplicaciones. Este es un desarrollo notable en la industria de geosintéticos / geoceldas, que permite el uso de geoceldas, por ejemplo, en refuerzo estructural para pavimentos flexibles, muros de retención de tierra y otras aplicaciones geosintéticas de servicio pesado, donde la durabilidad a largo plazo bajo cargas pesadas es crítica ( Leshchinsky, et al., 2009). Al mismo tiempo, las nuevas propiedades de las aleaciones poliméricas permiten la fabricación de geoceldas más ligeras que conservan la resistencia de ingeniería adecuada para cargas moderadas como las que se encuentran típicamente en pendientes, canales y aplicaciones de muros de contención.
Ver también
- Sistemas de confinamiento celular (geoceldas)
- PRS-Neoweb (Geoceldas Neoloy)
- Geosintéticos
Referencias
- ^ a b Halahmi, I., Erez, O., Erez, A., (2009, 2010), artículo geosintético de alto rendimiento, patentes de EE. UU. 7,674,516 B2, 7,541,084 B2
- ^ Leshchinsky, D. (2009) "Investigación e innovación: rendimiento sísmico de varios sistemas de retención de tierra de geoceldas", Geosysnthetics, n. ° 27, n. ° 4, 46-52
- ^ Han, J., Pokharel, SK, Yang, X. y Thakur, J. (2011). "Carreteras sin pavimentar: Célula resistente: el refuerzo geosintético muestra una gran promesa". Carreteras y puentes. Julio, 49 (7), 40-43
- ^ Halahmi, I., Erez, O., Erez, A., (2011), Proceso para producir mezclas de polímeros compatibles, Patente de EE. UU. 8,026,309 B2
- ^ Halahmi, I., Erez, O., Erez, A., (2012), Sistema sándwich multicapa para geoceldas, Patente de EE. UU. 8,173,241 B2
- ^ Pokharel, SK, Han, J., Manandhar, C., Yang, XM, Leshchinsky, D., Halahmi, I. y Parsons, RL (2011). "Prueba acelerada de pavimento de carreteras sin pavimentar reforzadas con geoceldas sobre subrasante débil". Journal of Transportation Research Board, la décima conferencia internacional sobre carreteras de bajo volumen, 24 al 27 de julio, Lake Buena Vista, Florida, EE. UU.