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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/160| Conductividad eléctrica, propiedades mecánicas y microestructura de compuestos elastoméricos conductivos basados en mezclas BR/EPDM/Negro de humo | |
| RIGOBERTO IBARRA GOMEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Doctorado en tecnología de polímeros | |
| El estudio de los compuestos elastoméricos eléctricamente conductivos basados en mezclas de polibutadieno (BR/EPDM/Negro de humo) se dividió principalmente en tres áreas, 1) Evaluación de propiedades eléctricas, 2) Evaluación de propiedades mecánicas, y 3) Análisis microestructural.
Al inicio del trabajo se estableció un procedimiento general de mezclado a través de un diseño de experimentos factorial donde se varió el tiempo de mezclado y la temperatura. Se evaluó el efecto de estas variables sobre la conductividad eléctrica y propiedades tensiles. En el análisis de propiedades eléctricas se obtuvo la conductividad eléctrica con respecto a la composición elastomérica BR/EPDM, observándose un único máximo en el punto correspondiente a una composición en peso BR/EPDM 70/30 y 15 % en peso de negro de humo. Con la misma serie de resultados se graficó la conductividad eléctrica en función de la concentración de negro de humo para diferentes composiciones BR/EPDM, con el fin de generar las curvas de percolación eléctrica; se observó que la concentración de negro de humo en el umbral de percolación, o concentración crítica, disminuye con el contenido de BR. Asimismo, se obtuvo la relación entre corriente y voltaje para muestras conductivas. Se encontró que existe un valor de voltaje, al cual, se pierde la proporcionalidad o el apego a la Ley de Ohm.
Continuando con el estudio de propiedades eléctricas, se obtuvo información del comportamiento de la capacitancia y factor de disipación en función del negro de humo y la frecuencia del campo eléctrico. El efecto Maxwell-Wagner, tamb1¿n llamado polarización interfacial, gobierna el comportamiento de las propiedades dieléctricas en los compuestos conductivos estudiados. Este efecto se incrementa con la concentración de negro de humo, elevando la capacitancia y el factor de disipación hasta que el sistema se vuelve conductivo, punto en el que estas variables tienden a ser constantes.
El punto referente a propiedades mecánicas comprendió principalmente la aplicación del análisis mecánico dinámico (DMA) y, en menor grado, la realización de pruebas tensiles. En el tercer punto, el análisis microestructural, se empleó la técnica de microscopía electrónica de transmisión (TEM) para dilucidar la distribución de negro de humo en la mezcla elastomérica. Asimismo, los resultados obtenidos por TEM se complementaron con la aplicación del análisis mecánico dinámico para inferir también sobre la distribución de negro de humo y la microestructura del sistema. Las observaciones sugieren la preferencia del negro de humo por la fase de BR. Los resultados del análisis mecánico dinámico presentan una reducción muy significativa en la intensidad de la señal correspc1diente a la Tg del BR al aumentar la concentración de negro de humo. También, el análisis mecánico dinámico en función de la amplitud de deformación muestra la dependencia del módulo elástico, G', cuando se alcanza la concentración de percolación eléctrica lo que relaciona la conductividad eléctrica con la microestructura. La determinación del contenido de hule enlazado, por medio de extracción Soxhlet, permitió abordar el aspecto de la afinidad entre la carga y los elastómeros e inferir también sobre la distribución de negro de humo. El porcentaje de hule enlazado aumenta a medida que aumenta el contenido de BR en la composición BR/EPDM. Se hizo hincapié en la influencia del tiempo de mezclado, parámetro crítico relacionado con la conductividad eléctrica final del sistema estudiado. La conductividad eléctrica en muestras sin vulcanizar disminuye en forma logarítmica en función del tiempo de mezclado. La diferencia (G' º - G' oo) o caída del módulo elástico, con respecto a la amplitud, disminuye hasta un valor casi constante al aumentar el tiempo de mezclado. El valor del máximo exhibido por G" disminuye a medida que se incrementa el tiempo de mezclado. El comportamiento (G' 0 - G' oo) vs conductividad eléctrica señala un punto de cambio de pendiente que sugiere un balance entre la conductividad eléctrica y la caída de módulo elástico. El efecto del hinchamiento con disolvente sobre la resistencia eléctrica de los compuestos conductivos vulcanizados fue evaluado mediante la inmersión de las muestras en gasolina comercial Magna SIN. Se obtuvo el cambio porcentual de la resistencia eléctrica, Afl, y la ganancia en peso, .1 W, en función del tiempo de inmersión en el disolvente. Se encontró que el fenómeno de percolación eléctrica rige también el proceso inverso conductor - aislante, en el cual, por el fenómeno de hinchamiento, el material deja de conducir una vez que sobrepasa la región de percolación eléctrica. | |
| 2001 | |
| Tesis de doctorado | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Doctorado |
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