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 la fabricación de tiras poliméricas utilizadas para formar sistemas de confinamiento celular (geoceldas) Neoloy® .
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 , su baja resistencia a la tracción y su sensibilidad a temperaturas elevadas limitan su uso, por ejemplo, en aplicaciones críticas de geoceldas a largo plazo. [2]
Utilizadas en la fabricación de geosintéticos, como sistemas de confinamiento celular , las nuevas aleaciones poliméricas proporcionan mayor resistencia a la tracción y rigidez, y son más duraderas bajo cargas dinámicas y 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 infraestructuras, como carreteras , ferrocarriles , patios de contenedores y altos muros de contención .
La nueva aleación polimérica (NPA) se compone para aplicaciones geosintéticas, como geoceldas o geomallas de alto módulo . En aplicaciones de geoceldas, las tiras se coextruyen en tiras multicapa. Las capas exteriores 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 está disperso en una matriz formada por las poliolefinas. Dado que las mezclas de polímeros son básicamente inestables, se estabilizan durante el procesamiento por fusión, a nivel nano combinado con material compatibilizado. [4]
La nueva capa central de aleación polimérica está hecha de un compuesto polimérico de alto rendimiento con un módulo de almacenamiento de ≥1400 MPa a 23 °C, medido mediante 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 exteriores 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 en bloque, mezclas y/u otras combinaciones. [5]
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 blandos como para que se pueda manipular un geosintético para su 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 las nuevas aleaciones poliméricas, se pueden extruir como tiras y soldar en sección sin postextrusión. tratamiento. La lámina se puede extruir en tiras y soldar, coser 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 aminas impedidas (HALS), antioxidantes, absorbentes de luz UV y negro de humo en forma de polvos, fibras o bigotes.
La poliolefina en la nueva mezcla de polímeros de aleación polimérica proporciona resistencia al agrietamiento por tensión, resistencia hidrolítica , funcionalidad a temperaturas muy bajas y resistencia al desgarro, mientras que el polímero de ingeniería de poliamida proporciona resistencia, rigidez, retención de resistencia mecánica a temperaturas elevadas, resistencia a la fluencia y propiedades dimensionales 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 de 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 módulo de flexión secante del 1 por ciento > 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 (con una deformación del 2%). [1]
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 geocelda, el alto módulo de la nueva aleación polimérica significa paredes celulares rígidas y fuertes, que proporcionan 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 de geosintéticos de alta resistencia, 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 livianas 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.