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Nanocompuestos de poliésteres con nanofibras de carbono y con nanofibras de carbono carboxiladas: dispersión, interacciones, morfología y propiedades
María Elena Esparza Juárez
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Doctorado en tecnología de polímeros
El tema central de esta investigación es la elucidación de los fenómenos que ocurren durante las transiciones de fase de nanocompuestos de poliéster con nanofibras de carbono (CNFs). Para el análisis de lo anteriormente planteado, se prepararon nanocompuestos de PET y de PBT con nanofibras de carbono (CNFs) y con nanofibras de carbono modificadas con grupos carboxílicos (MCNFs), mediante mezclado en fundido. La finalidad de introducir grupos carboxílicos en las CNFs es evaluar el efecto de la presencia de este grupo en el nanocompuesto, ya que la lenta velocidad de cristalización del PET permite analizar si alguna de las secciones de las cadenas poliméricas que constituyen la unidad estructural del PET: grupos aromáticos, éster o sección alifática, presentan una mayor interacción con las CNFs. Para alcanzar el objetivo de la investigación, se emplearon calorimetría diferencial de barrido (DSC, MDSC), dispersión de rayos X (SAXS, W AXD), microscopía electrónica (SEM, TEM) y se evaluaron la conductividad eléctrica, las propiedades mecánicas y la degradación térmica. De acuerdo a los resultados, se observó que las CNFs actúan como agentes de nucleación y, que esta actividad depende de la naturaleza química de la superficie. El análisis de Ozawa indica que al introducir CNFs en el sistema, la morfología de las estructuras cristalinas, en la escala de micrómetros, cambia de esfera a cilindro, lo cual puede interpretarse como una restricción espacial, que confina el desarrollo de las estructuras cristalinas a una o dos dimensiones. La incorporación de las CNFs o de MCNFs en PET no modifica la estructura triclínica del PET, pero sí permite que la cristalinidad del sistema cambie de acuerdo a la velocidad de enfriamiento. Otro aspecto observado fue, que al formular los sistemas con MCNFs, la cristalinidad cambió en grado mínimo, lo cual también se presentó en los nanocompuestos de PET y de PBT. Lo anterior sugiere la posibilidad de que los grupos funcionales inhiban el depósito ordenado de las cadenas poliméricas durante la cristalización. Fue posible determinar que la velocidad de enfriamiento y la naturaleza de la química superficial de las CNFs tienen efecto sobre la conductividad eléctrica, presentando una mayor conductividad los nancompuestos con CNFs, que al ser analizados con microscopía electrónica, presentan dispersión más pobre en la matriz polimérica. Las MCNFs confieren un incremento mínimo en el módulo en relación a las CNFs.
La estabilidad térmica de los nanocompuestos no se modifica, independientemente de la concentración y de la naturaleza química de las CNFs.
2010
Tesis de doctorado
QUÍMICA
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