Última modificación: 12-10-2016
Resumen
La interacción entre el frente de solidificación en un polímero semicristalino y una partícula esférica puede afectar las propiedades del material, especialmente las propiedades mecánicas debido a su influencia en la distribución de las partículas en el compuesto o mezcla. Este fenómeno depende de las propiedades, la naturaleza y la morfología de la partícula, el fundido, el sólido y los campos externos. Con el objeto de estudiar dicho fenómeno, en este trabajo, se modeló y simuló la interacción entre una interfase de solidificación plana y una partícula esférica, inmersa en el polímero fundido. Debido a su complejidad se desacopla el sistema en etapas simples de dificultad creciente. En la primera etapa se estudió el campo térmico, en particular, la influencia de las diferencias en las propiedades térmicas entre matriz y partícula sobre la forma de la interfase. Los resultados de esta etapa sugieren que la conductividad relativa entre partícula y matriz es un factor determinante en la forma de la interfase. La segunda etapa se centró en el estudio del equilibrio dinámico entre las principales fuerzas responsables del empuje o atrapado de las partículas por el frente de solidificación. Se calcularon las fuerzas de arrastre utilizando dinámica de fluidos computacional, y las fuerzas de repulsión utilizando la ecuación de Lifshitz van der Waals. Una vez calculadas las fuerzas principales, se analizó el punto de equilibrio que proporciona las condiciones en las cuales la partícula es empujada por el frente de solidificación. Además, se predijo la velocidad crítica para cada tamaño de partícula por encima de la cual no existe empuje. Se encontró que dicha velocidad decrece con el aumento del tamaño de partícula. El cálculo de la velocidad crítica para el empuje de partículas en un polímero semicristalino, permitiría predecir la velocidad de solidificación necesaria para una determinada distribución de partículas.