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Nanocompuestos de PVC/nanoalambres de plata/magnetita. Preparación y estudio de sus propiedades magnéticas, térmicas y físico-mecánicas
ELIAS SERVIN HERNANDEZ
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Doctorado en tecnología de polímeros
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos de la síntesis y caracterización de nanocompuestos de PVC con nanoalambres de plata y nanopartículas de magnetita. Los nanocompuestos de PVC fueron obtenidos en película a partir de plastisoles gelificados en presencia de un campo magnético. Inicialmente, se llevó a cabo un estudio basado en el método Polyol sobre las condiciones de síntesis de los nanoalambres puros. Las nanopartículas de magnetita se sintetizaron mediante el método de co-precipitación química, obteniéndose nanopartículas con morfología semiesférica. Los nanoalambres de plata y las nanopartículas de magnetita fueron caracterizados por los métodos espectroscópicos como UV-visible, absorción atómica, difracción de rayos-X. La morfología se determinó por microscopía electrónica de barrido (SEM) y transmisión (TEM). Las propiedades magnéticas se determinaron por magnetometría de muestra vibrante (VSM), corroborando las propiedades de las nanopartículas magnéticas antes de su incorporación al ferrofluido y, posteriormente, a la película de PVC. Mediante la modificación del método desarrollado por Khalafalla y Reimers fue posible la estabilización de las nanopartículas magnéticas en el plastificante dioctilftalato para así poder obtener un ferrofluido estable base plastificante. El ferrofluido fue caracterizado por VSM, Zero Field Cooling (ZFC) y Field Cooling (FC), y análisis termogravimétricos (TGA). Mediante SEM, TEM y DRX se pudo confirmar la morfología semiesférica y cristalinidad de las nanopartículas de magnetita en el ferrofluido. Las propiedades magnéticas obtenidas por VSM, ZFC y FC, indicaron que las nanopartículas de magnetita son superparamagnéticas y su magnetización de saturación (MS) fue cercana a los valores reportados de la magnetita comercial. Los resultados obtenidos por TGA mostraron que el ferrofluido esta constituído por 15 y 85% por magnetita y plastificante, respectivamente. Por lo que la MS del ferrofluido estable base plastificante fue proporcional a la cantidad de magnetita en el ferrofluido.
Los nanocompuestos fueron gelificados en presencia de un campo magnético externo, estos se elaboraron en forma de película con nanoalambres de plata (constante) y nanopartículas de magnetita en concentraciones de 0.04, 0.2, 0.4, 0.8, 1.2 y 2% en peso. Estos nanocompuestos se obtuvieron a partir de plastisoles los cuales fueron gelificados mediante la técnica de vaciado (casting) estático con calor y un campo magnético externo. Para lograr la alineación longitudinal y la gelificación se diseñó un dispositivo específico para este propósito. Las gráficas de histéresis de los nanocompuestos de PVC/nanoalambres de plata/magnetita indican que estos presentan un comportamiento superparamagnético, observándose un comportamiento lineal o proporcional del valor de magnetización con respecto al contenido de magnetita, alcanzando una máxima MS de 1.36 emu/g. Las propiedades mecánicas de los nanocompuestos de PVC/nanoalambres de plata en función del contenido de magnetita gelados con campo magnético presentaron mejores propiedades mecánicas con respecto a los nanocompuestos gelados sin campo magnético. La tensión aumentó en un 11% y el modulo 21%. El módulo de almacenamiento aumentó en un 25% con respecto a la muestra patrón o blanco. Los resultados por análisis termomecánico indicaron que a medida que se incrementa la cantidad de nanopartículas magnéticas en los nanocompuestos de PVC gelados con campo magnético, estos son menos susceptibles a la penetración lo que indica una mayor resistencia del material. La orientación longitudinal esperada, no fue posible de observarse por medio de microscopía electrónica de barrido, debido a la cantidad de plastificante utilizado en la formulación del plastisol. Sin embargo, la comparación de las propiedades físico-mecánicas en los nanocompositos obtenidos con y sin el efecto de un campo magnético, indicaron la posible alineación de las nanopartículas en los materiales. El uso de un ferrofluido estable en las formulaciones de PVC, fue un aspecto clave en la obtención de nanocompositos uniformemente gelificados. Este tipo de materiales puede ser utilizado en aplicaciones
2010
Tesis de maestría
QUÍMICA
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