Estudio de la influencia de partículas de diferente tamaño de la dispersión polimérica en el proceso de secado y formación de película

Abstract

El objetivo general de esta tesis fue estudiar la influencia del tamaño de partícula en las etapas de formación de una película de dispersiones poliméricas acuosas. Para esto, se emplearon dos dispersiones monodispersas provenientes de Andercol (TME y TMA), diferentes solo en tamaño. El diseño metodológico consideró la caracterización de estas dispersiones y sus mezclas, curvas de secado, obtención de microscopías y digitalizaciones, con las cuales se calcularon las velocidades de evaporación de agua, tiempos de finalización de etapa y se cuantificaron las áreas intermedias, secas y húmedas relativas durante diferentes tiempos de secado. Se caracterizaron las películas del polímero, determinando el mecanismo de deformación de las partículas y relacionándolo con observaciones experimentales. Además, se realizaron pruebas de permeación de vapor de agua, inmersión en agua y tensión en películas de las diferentes dispersiones y mezclas, secadas bajo condiciones diferentes de temperatura y humedad relativa. Como resultado, se encontraron diferencias apreciables en el cambio de masa con respecto al tiempo, exclusivamente cuando las velocidades de evaporación son bajas (20°C-60%RH), sin afectación por efecto del menisco entre la dispersión y sustrato. También, se evidenció acumulación de partículas en la interfase agua-aire y se predijo una piel parcial por el mecanismo de deformación capilar para la distribución no homogénea de partículas (Pe>1). En las otras etapas de formación de película, la influencia del tamaño de partícula es notoria en los tiempos de apertura, deformación de las partículas y en las propiedades mecánicas y de barrera. En cuanto a las mezclas, el comportamiento de las propiedades mecánicas y de barrera fue similar a la dispersión con mayor contenido (25% m/m). Se obtuvieron películas con poca porosidad, microgrietas y poca presencia de burbujas bajo condiciones de 20°C-60%RH. Los mejores módulos de Young se obtuvieron al disminuir el tamaño de partícula, en detrimento de la impermeabilización al agua (Texto tomado de la fuente)

The general objective of this thesis was to study the influence of particle size on the film formation stages of aqueous polymeric dispersions. For this purpose, two monodisperse dispersions from Andercol (TME and TMA), different only in size, were used. The methodological design considered the characterization of these dispersions and their mixtures, drying curves, obtaining of microscopies and digitalization. The water evaporation rates and stage completion times were calculated, and the relative intermediate, dry and wet areas during different drying times were quantified. The polymer films were characterized by determining the mechanism of particle deformation in relation to experimental observations. In addition, water vapor permeation, water immersion, and tension tests were performed on films of the different dispersions and blends, dried under different temperature and relative humidity conditions. As a result, appreciable differences were found in the change of mass with respect to time, exclusively when evaporation rates were low (20°C-60%RH), without any meniscus effect between the dispersion and the substrate. Particle accumulation was evidenced at the water-air interface, and a partial skin was predicted by the capillary deformation mechanism for inhomogeneous particle distribution (Pe>1). On the other stages of film formation, the influence of particle size is notorious on opening times, particle deformation and mechanical and barrier properties. Regarding mixtures, the behaviour of the mechanical and barrier properties was similar to the dispersion with the highest content (25% m/m). Films with low porosity, microcracks and low presence of bubbles were obtained at 20°C-60%RH. The best Young's moduli were obtained by decreasing the particle size, with detriment of water impermeability (Text taken of the source)