Obtención de nanocompuestos con propiedades ópticas y eléctricas a base de polímeros dispersos y nanofibras de carbono

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Carlos Andrés Covarrubias Gordillo

 

RESUMEN

Las nanoestructuras de carbono han revolucionado el mundo de los materiales, más específicamente los materiales poliméricos, dando paso a los ahora conocidos como nanomateriales poliméricos. Estos materiales muestran mejoras en sus propiedades tales en  comparación a los materiales como: conductividad eléctrica, tenacidad, etc., micrométricos. Un problema fundamental que ha limitado la producción y utilización de estos, es la baja compatibilidad que presentan las nanoestructuras de carbono con la matriz polimérica. Por otra parte se ha demostrado que las propiedades de dichos materiales no solo dependen de la compatibilidad y concentración de las nanopartículas de carbono, sino que también es fundamental el tamaño y polidispersidad de las partículas que conforman la matriz polimérica.

En este contexto, en el presente trabajo se prepararon diversos nanocompuestos poliméricos reforzados con nanofibras de carbono (NEC). Se sintetizaron diversas matrices poliméricas por medio de polimerización en emulsión, diferenciándose únicamente en el tamaño promedio de las partículas que las conforman, dichas partículas con una estructura núcleo-coraza (núcleo de poliestireno y coraza del copolímero polibutil acrilato co metil metacrilato) y las NFC fueron modificadas mediante polimerización asistida por plasma, utilizando ácido acrílico como monómero; los materiales seleccionados fueron los que presentaron mejor compatibilización de las NFC con la matriz polimérica de materiales similares (en la coraza).

Los látices obtenidos se caracterizaron por dispersión de Luz Dinámica (DSL) y gravimetría, para comprobar la obtención de los diversos látices. Las NFC fueron caracterizadas por espectroscopia infrarroja (IR), Microscopia electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopia Raman. En todos los casos se muestra evidencia de la modificación superficial por la formación de una capa ultrafina en la superficie de las NEC. Los nanocompuestos se obtuvieron por casting y fueron caracterizados por microscopia electrónica de barrido (SEM), pruebas por colorímetro y medición de su conductividad eléctrica.

Los nanocompuestos finales, mostraron mejoras en cuanto a conductividad eléctrica se refiere, además de propiedades ópticas  dependientes del tamaño promedio de partícula del látex así como una estrecha distribución de estas.

Por otra parte, se pudo observar las diferencias existentes en las propiedades finales de los nanocompuestos obtenidos con NFC  modificadas y entre aquellos con NEC sin tratamiento; demostrando la importancia de la compatibilidad entre ambas fases para obtener mejores dispersiones y con ello la obtención de nanocompuestos más homogéneos y con mejores propiedades.

Obtención de nanocompuestos con propiedades ópticas y eléctricas a base de polímeros dispersos y nanofibras de carbono


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