Efecto de la Frecuencia del Ultrasonido en las Propiedades Eléctricas y Térmicas de Nanocompuestos a Base de Poliestireno con Alótropos del Carbono

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Ing. Francisco Gilberto Lugo López

Resumen
En la presente tesis se exponen y se discuten los resultados del estudio de la influencia de la intensidad de la frecuencia del ultrasonido en la obtención de compuestos a base de poliestireno (PS) con alótropos de carbono y su incidencia en propiedades eléctricas y térmicas. Los compuestos obtenidos fueron divididos en dos series: PS/negro de humo y PS/nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT), se estudiaron dos frecuencias de ultrasonido: 35 y 100 kHz a 20 y 10 minutos respectivamente, para los compuestos elaborados con negro de humo el contenido de refuerzo se varió a diferentes concentraciones: 14, 15, 16, 17 y 18% en peso y para los nanocompuestos con MWCNT se trabajó con concentraciones de 0.1% y 0.05% en peso. Para determinar las propiedades eléctricas, se llevaron a cabo pruebas de resistividad en un electrómetro Keithley, encontrando que la resistividad disminuyó conforme aumentó la concentración del negro de humo, teniendo los mejores resultados para la concentración del 18%, el cual tuvo una resistividad de 9×106 Ω.cm, la cual es menor en comparación con los resultados obtenidos con el blanco de PS, que presentó una resistencia  eléctrica de 4.3x 1015 Ω.cm, empleando la frecuencia de ultrasonido de 100 kHz, donde se presentó una disminución en resistividad dando mediciones de 1.3×107 Ω.cm para la concentración de 14%, mientras que para la concentración del 18% disminuyó significativamente dando como resultado una medición de 4×106 Ω.cm, lo cual es un resultado relativamente bajo de resistividad eléctrica.
En cuanto la caracterización térmica, para el compuesto de PS/negro de humo, se encontró que presenta una estabilidad térmica el PS antes de los 180 °C, mientras que para los compuestos con 14, 15, 16, 17 y 18% tuvo un aumentó en la estabilidad térmica, presentando temperaturas entre los 187 °C a 393 °C, para la frecuencia de 35 kHz, mientras para la frecuencia de 100 kHz, la concentración del 14% presentó mayor estabilidad térmica ocurriendo la pérdida de masa a los 194 °C y para las concentraciones de 15, 16, 17 y 18% tuvieron una pérdida de masa entre los 382 °C a 400 °C, en cuanto a los nanocompuestos con MWCNT la temperatura aumentó conforme se aumentaba el refuerzo, con tan solo adicionar un 0.1 y 0.05%, presentando temperaturas de degradación cercanos a los 400 °C, en las dos frecuencias. Además, se llevó a cabo la caracterización espectroscopia de infrarrojo (FTIR-ATR), donde se observó que la estructura química del PS en todos los compuestos y nanocompuestos no presentaron cambios, ni al variar las frecuencias, ni en las diferentes concentraciones de los alótropos del carbono, encontrando que la adición de los diferentes alótropos de carbono presentan influencia en las propiedades térmicas y eléctricas, los cuales se realizaron a dos diferentes frecuencias de ultrasonido las cuales fueron de 35 kHz la cual es considerada como frecuencia baja y 100 kHz la cual es una frecuencia alta para sonicación de nanocompuestos. Las dos diferentes frecuencias de ultrasonido se utilizaron, tanto la de 35 kHz como la de 100 kHz con la finalidad de comparar las propiedades eléctricas y térmicas que se obtienen al realizar compuestos y nanocompuestos a diferentes concentraciones.

Efecto de la Frecuencia del Ultrasonido en las Propiedades Eléctricas y Térmicas de Nanocompuestos a Base de Poliestireno con Alótropos del Carbono


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