Evaluación de las propiedades mecánicas en mezclas de Poliestireno/Polietileno de baja densidad reciclado y tamizado

En el presente trabajo se prepararon mezclas de poliestireno (PS) con residuo tamizado de Polietileno de baja densidad (LDPE) reciclado de cables eléctricos. Las mezclas se pr epararon utilizando una línea de extrusión mono-husillo a nivel planta piloto. Las mezclas, con concentraciones nominales de 5, 7.5, 15, 25 y 35 % en peso de residuo, fueron ensayadas bajo las configuraciones a tracción y a flexión. La evaluación mecánica se realizó en funció n del contenido de residuo y del número de pasos por extrusión mono-hus illo. En ambas configuracion es de ensayo se observó una disminución de la rigidez y la resistencia del PS al añadir el residuo de LDPE, aunque la ductilidad del PS se vio favorecida, lo cual se adjudicó a la naturaleza intrínseca de ambos materiales. Las obs ervaciones realizadas sobre la superficie de rotura de las mezclas permitieron apreciar la aglome ración del residuo dentro del PS, observ ándose dos fases distintas y muy bien definidas. Un segundo paso por extrusión mono-husillo perm itió mejorar la dispersión del residuo dentro del PS, aumentando la ductilidad de las mezclas reprocesad as sin afectar la rigidez y la resistencia.Peer ReviewedPostprint (published version

Methane hydrate: shifting the coexistence temperature to higher temperatures with an external electric field

In the present work, we used molecular dynamic simulations of the equilibrium NPT ensemble to examine the effect of an external electric field on the three-phase coexistence temperature of methane gas, liquid water and methane hydrate. For these simulations, we used the TIP4P/Ice rigid water model and a single-site model for methane. The simulations were implemented at two pressures, 400 and 250bar, over temperatures ranging from 285 to 320K and from 280 to 315K, respectively. The application of an external electric field in the range of 0.1-0.9caused the effect of the thermal vibrations of the water molecules to become attenuated. This resulted in a shift of the three-phase coexistence temperature to higher temperatures. Electric fields below this range did not cause a difference in the coexistence temperature, and electric fields above this range enhanced the thermal effect. The shift had a magnitude of 22.5K on average.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Mechanical recycling of plastic wastes. Case of study: high impact polystyrene for manufacturing TV components shelf

En este trabajo se presenta una introducción sobre la situación actual del reciclaje de los materiales plásticos a nivel mundial, con un especial interés en la situación en la que se encuentra el estado Europeo. A pesar de que existen numerosas técnicas de reciclado de plásticos, el método de reciclado mecánico ha llamado mucho la atención por parte de las industrias transformadoras del plástico debido a la capacidad de producción que puede llevarse a cabo mediante el uso de técnicas como la extrusión y la inyección de plásticos. La parte final de este trabajo se enfoca en un caso práctico que se llevó a cabo en el Centre Català del Plàstic (CCP) y la empresa SONY para la obtención de materiales plásticos reciclables para manufacturar carcasas de televisiones. El trabajo realizado en el CCP fue el estudio de la viabilidad de la sustitución de materiales vírgenes por materiales reciclados procedentes de residuos industriales. El estudio consistió en analizar la viabilidad de sustituir un poliestireno antichoque (HIPS) virgen por el mismo material de origen pero reciclado. De esta manera, se compararon las propiedades de cuatro materiales HIPS reciclados (HIPS-RA, -RB, -RC y -RD) así como un estudio de su morfología. Se observó que el índice de fluidez del HIPS aumentó con la proporción de material reciclado y con el número de procesos de transformación. La propiedad mecánica más afectada resultó ser la resistencia al impacto, y se observaron dos tipos de morfologías claramente diferentes. El material reciclado que mostró mejores propiedades fue el HIPS-RB, y fue escogido para sustituir al HIPS virgen en la producción de componentes de electrónica de consumo. Finalmente, el estudio realizado permitió analizar los factores que intervienen en el estudio de materiales reciclados, conocer las posibilidades de su aplicación en el caso concreto de componentes de electrónica de consumo y crear las bases para poder establecer una metodología para realizar futuros estudios de introducción de materiales reciclados en otras aplicaciones tecnológicas. Por lo anterior, el trabajo presenta una completa introducción en el área del reciclaje mecánico y las tendencias del mercado así como la viabilidad del reaprovechamiento de materiales de residuo para el desarrollo de componentes no estructurales y de elevada producción industrial.Postprint (published version

Sheets of branched poly(lactic acid) obtained by one step reactive extrusion calendering process: Melt rheology analysis

One-step reactive extrusion-calendering process (REX-Calendering) was used in order to obtain sheets of 1mm from two PD,L-LA extrusion grades modified with a styrene-acrylic multifunctional oligomeric agent. In a preliminary internal mixer study, torque versus time was monitored in order to determine chain extender ratios and reaction time. Once all parameters were optimized, reactive extrusion experiments were performed. Independently of the processing method employed, under the same processing conditions, PD,L-LA with the lower D enantiomer molar content revealed a higher reactivity towards the reactive agent, induced by its higher thermal sensitivity. REXCalendering process seemed to minimize the degradations reactions during processing, although a competition between degradation and chain extension/branching reactions took place in both processes. Finally, the rheological characterization revealed a higher degree of modification in the melt rheological behaviour for REX-Calendered samples

Study of the Structure-Properties-Processing Relationship of Nanocomposites Based on Poly (Lactic Acid) (PLA) and o-MMT

En este trabajo se investiga la influencia del procesado y del contenido de nanoarcilla en las propiedades mecánicas de láminas obtenidas por extrusión-calandra a partir de un grado comercial de PLA y una nanoarcilla organomodificada. El estudio de la morfología se realizó mediante Difracción de Rayos-X de Grandes Ángulos (WAXS) y Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), revelando el desarrollo de estructuras intercaladas, aunque también se observaron laminillas exfoliadas y partículas aglomeradas. La caracterización mecánica se realizó mediante ensayos a tracción uniaxial. Así mismo, se aplicó un tratamiento térmico a todas las láminas preparadas que permitió el estudio de los materiales en dos estados diferentes: rejuvenecido y envejecido. El comportamiento mecánico se vio afectado por el procesado solo cuando el PLA se encuentra en estado envejecido, mientras que el contenido de arcilla únicamente produce algún efecto cuando esta está presente en un 2,5 % en masa. El tratamiento de rejuvenecimiento provocó una transición frágil-dúctil, que se manifestó en un aumento significativo de la ductilidad.In this work, the effect of processing and nanoclay content on the mechanical properties of thin sheets obtained by cast sheet extrusion from a commercial grade of PLA and organomodified nanoclay has been investigated. Microstructure was studied using Transmission Electron Microscopy (TEM) and Wide Angle X-ray Scattering (WAXS), revealing the development of structures intercalated, although exfoliated clay layers and agglomerates were observed also. The mechanical properties have been assessed by uniaxial tensile tests. Finally, a deaging thermal treatment was applied to all prepared samples, in order to study the materials under two different states: relaxed (after the thermal treatment) and aged (before treatment). The tensile behaviour is affected by processing only in the case of aged PLA samples, whereas the addition of nanoclay is only significant at 2,5 % w/w. The de-aging treatment causes a change in the brittle-ductile behaviour evidenced in a significant increase in ductility

Essential work of fracture of poly(lactic acid) modified by reactive extrusion

En este trabajo se han evluado las variaciones en el comportamiento mecánico y a fractura de láminas de 1 mm de espesor de dos grados de P LA con contenidos diferentes de enantiómero D (2 y 4.5 % mol), procesadas mediante extrusión reactiva - caland rado (one - step REX - Calendering). Como agente reactivo se ha empleado un oligo - copolímero de estireno - glicidil - acrilato, el cual promueve durante el procesado reacciones de extensión y/o ramificación de cadenas.. De acuerdo con los parámetros mecánicos a tr acción evaluados, la modificación en la arquitectura molecular obtenida hace disminuir substancialmente la velocidad de envejecimiento físico, provocando los mayores cambios en el PLA con mayor contenido de enantiómero D. En cuanto al comportamiento a frac tura, el término esencial de trabajo específico de fractura (we) no presenta modificaciones sustanciales, pero sí el término no - esencial (bwp) relacionado con la resistencia a la propagación de grieta. En el caso del grado con menor contenido de enantiómer o se observó un aumento, mientras que en el de mayor contenido se observó una clara disminuciónPostprint (published version

Mechanical Properties of Hybrid Carbonized Plant Fibers Reinforced Bio-Based Epoxy Laminates

In this work, henequen and ixlte plant fibers were carbonized in a horizontal quartz tube furnace. Several carbonized and non-carbonized fiber fabric configurations were impregnated with a bio-based epoxy resin through the infuseon process. The infrared spectra revealed characteristic bands of styrene instead of organic compounds, representing that the carbonization procedure was adequate to carbonize the plant fibers. The porosity volume ratio for the non-carbonized henequen laminates showed the highest number of voids >1.9%, and the rest of the composites had a similar void density between 1.2–1.7%. The storage modulus of the non-carbonized and carbonized henequen laminates resulted in 2268.5 MPa and 2092.1 MPa, respectively. The storage modulus of the carbonized ixtle laminates was 1541.4 MPa, which is 37.8% higher than the non-carbonized ixtle laminates and 12% higher than henequen composites. The laminates were subject to thermal shock cycling, and tomography scans revealed no alterations on the porosity level or in the cracks after the cycling procedure. Thermal shock cycling promoted the post-curing effect by increasing the glass transition temperature. The viscoelastic results showed a variation in the storage modulus when the carbonized fiber fabrics were located between natural fiber fabrics, which was attributed to more excellent compaction during the infusion process. Variations in the viscoelastic behavior were observed between the different types of natural fibers, which influenced the mechanical properties