Desarrollo de nanocomposites basados en poli e-caprolactona
- Autores: Laura López Figueras
- Directores de la Tesis: Silvia Irusta Alderete (dir. tes.), Nuria Navascues Garcia (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Cristina Crespo Miñana (presid.), Jose Luis Hueso Martos (secret.), Maria José Alfonso Alegre (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Actualmente el uso de plásticos es algo habitual ya que satisfacen multitud de necesidades industriales [1], médicas [2] o tecnológicas [3] y se encuentran integrados tanto en materiales de uso cotidiano como de uso de específico.
Por ello a lo largo de los años el reciclaje de los mismos ha sido un motivo de investigación ya que la cantidad de residuos generada y el volumen que ocupan los mismos es muy elevado y el riesgo medioambiental radica tanto en la toxicidad que puedan tener estos materiales como en la dificultad del entorno para su degradación [4, 5].
El uso de policaprolactona (un poliéster alifático) permite el reciclaje de los materiales que se generen ya que se trata de un polímero biodegradable. Presenta propiedades muy interesantes ya que es un producto no tóxico, de fácil procesado que es capaz de ser mezclado con aditivos y tiene buena compatibilidad mecánica con muchos otros polímeros [6], [7]. Sin embargo, algunos inconvenientes que se tienen que mejorar para conseguir la aplicación comercial de este material es la mejora de sus propiedades de barrera a los gases así como su estabilidad térmica [8].
La nanotecnología ha abierto la puerta a una serie de aplicaciones y tecnologías novedosas, su implantación en la industria es algo que va aumentando de manera exponencial y cada vez son más los productos que contienen este tipo de materiales a nanoescala. Los nanocomposites de base polimérica son materiales que han sido ampliamente estudiados debido a que mediante la adición de una pequeña cantidad de material de relleno (como nanoarcillas, sílice o nanopartículas de distinta naturaleza), se obtiene un producto final que puede mejorar sus propiedades eléctricas, mecánicas o térmicas entre muchas otras, frente al polímero sin aditivos [9], [10].
De todos los métodos empleados para la formación de nanocomposites el llevado a estudio en el presente trabajo representa una ventaja para su aplicación a nivel industrial [11]. El método de síntesis in situ es un proceso mediante el cual partiendo del monómero se obtiene el polímero tras una reacción a temperatura constante [12]. La incorporación de aditivos al proceso induce una interacción mayor que en los procesos de preparación de composites conocidos como fundido o melting [13], [14] en los que el polímero ya formado es mezclados con los aditivos.
El objetivo general de la investigación es el estudio de las variables de la preparación de nanocomposites de policaprolactona con distintos rellenos mediante la síntesis en fundido o in situ para obtener productos con las mejores propiedades térmicas y mecánicas. Una vez hecho esto se propone es estudio de la formación de los materiales así como de la interacción con los aditivos por medio de la caracterización de los mismos por diversas técnicas.
Para lograr este objetivo general se plantearon los siguientes objetivos particulares: 1. Estudio de la síntesis de policaprolactona.
Para lograr este objetivo se estudiaron las variables que intervienen en el proceso de formación del polímero como el tiempo de reacción, el catalizador empleado y el método de calentamiento y de este modo sentar las bases para la obtención de los nanocomposites.
2. Obtención de nanopartículas y materiales nanoestructurados.
Para ello distintos tipos de nanopartículas como nanoarcillas y materiales mesoporosos fueron sintetizados y caracterizados para su posterior uso en la formación de nanocomposites.
3. Formación de nanocomposites y estudio de sus propiedades.
En este apartado se obtuvieron nanocomposites con distintos porcentajes y tipos de aditivos. Se llevaron a estudio las características de los materiales obtenidos tanto mediante el método in situ como por el método en fundido (en el cual se empleó PCL comercial).
4. Estudio de las propiedades mecánicas mediante la técnica de AFM.
El módulo de Young es una propiedad que indica la resistencia del material, en los nanocomposites obtenidos en el objetivo 3, esta propiedad fue medida a nivel macroscópico. Se propuso desarrollar el estudio a nivel local de las propiedades micromecánicas mediante el uso de la técnica de AFM para determinar qué efecto producía la presencia de los aditivos y si se producía interacción con la matriz polimérica.
5. Aplicación de los nanocomposites en membranas.
Empleando nanocomposites obtenidos en el objetivo 3 se prepararon películas cuya permeabilidad fue caracterizada para su posible utilización como membranas de separación de gases.