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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/281| Modificación superficial de nanofibras de carbón mediante polimerización por plasma y su efecto en la dispersión y propiedades de tensión en nanocompuestos de PS/CNFs y pA6/CNFs | |
| ERNESTO HERNANDEZ HERNANDEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Maestría en tecnología de polímeros | |
| El estudio de la ¡>reparación y caracterización de hidrogeles de redes interpenetradas basadas en polímeros ha sido de gran interés en la actualidad, debido a sus atractivas propiedades, entre las que se encuentran la capacidad de hinchamiento en agua o fluidos biológicos, así como su biocompatibilidad y biodegradabilidad; lo que les permite contar con aplicaciones potenciales dentro de los campos de bioingeniería, biotecnología, medicina, farmacia, agricultura, irnlustria alimenticia, entre otros.
Tomando en consideración las buenas propiedades de hinchamiento de la poliacrilamida, así como las propiedades de biodegradabilidad y biocompatibilidad del biopolímero poli(ácido-y-glutámico), en el presente trabajo se llevó a cabo la preparación de hidrogeles de redes semi-interpenetradas de poliacrilamida (P AAm) y poli(ácido-y-glutámico) (y-PGA) en proporciones molares de PAAm/y-PGA correspondientes a 100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20 y 75/25 para analizar el efecto de la composición de las redes semi-interpenetradas (semi-IPNs) sobre las propiedades estudiadas. El y-PGA utilizado fue obtenido mediante el cultivo de la bacteria Bacillus licheniformis. En la preparación de las redes semi-interpenetradas se utilizaron dos masas moleculares diferentes de y-PGA, correspondientes a 83200 y 155800 g/mol, obtenidas mediante la hidrólisis alcalina del y-PGA previamente purificado. Se estudió el efecto de la masa molecular del y-PGA sobre la morfología, propiedades mecánicas, y propiedades de hinchamiento de estos sistemas poliméricos.
La caracterización de las redes semi-interpenetradas se llevó a cabo mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, microscopía de fluorescencia de láser confocal, espectroscopfa. de infrarrojo, análisis termomecánico, análisis termogravimétrico, propiedades mecánicas 'f propiedades de hinchamiento.
En los estudios realizados mediante microscopía óptica en hidrogeles teñidos con el colorante azul alcian, y mediante microscopía de fluorescencia de láser confocal, en hidrogeles elaborados con y-PGA modificado con pirenmetilamina, se encontró que el y-PGA permanece intercalado dentro de la semi-IPN y se encuentra distribuido de manera uniforme. Por otra parte, mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), se encontró un incremento en la porosidad de las semi-IPNs al aumentar el contenido de y-PGA dentro de las mismas.
Nanotubos y nanofibras de carbón han prometido revolucionar algunos campos de la ciencia de los materiales debido a su combinación excepcional de propiedades como ningún material ha existido. Prueba de ello, es que algunos autores han demostrado que al utilizar nanoestructuras en pequeñas cantidades (1-8%), se obtienen propiedades mecánicas superiores a las presentadas en compuestos poliméricos preparados con materiales micrométricos (30-50%). Un problema fundamental que ha limitado la transferencia de las propiedades mecánicas de las nanofibras/nanotubos de carbón es la baja eficiencia de compatibilización de los métodos existentes hasta el momento, puesto que no se ha aprovechado siquiera el 1 % las propiedades que estos materiales pueden proveer. En este contexto, en el presente trabajo se modificaron nanofibras de carbón (CNFs) mediante polimerización asistida por plasma, utilizando como monómeros al estireno y el ácido acrílico; bajo la hipótesis de que el tratamiento por plasma promoverá la adhesión interfacial debido a la adición de una capa ultrafina afín a la matriz polimérica. Las condiciones de tratamiento para polimerizar cada monómero fueron distintas debido a las propiedades inherentes de éstos. Las nanofibras modificadas fueron caracterizadas mediante pruebas de dispersión en disolventes, ángulo de contacto (solamente aquellas tratadas en plasma de estireno ), Dispersión de Luz Dinámica (DLS), Espectroscopia de Infrarrojo (FTIR), Análisis termogravimétrico (TGA) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). En todos los casos se muestra evidencia de la modificación superficial por la formación de una capa ultrafina en la superficie de las nanofibras de carbón. Los nanocompuestos fueron preparados en fundido utilizando una cámara Brabender y posteriormente se moldearon por compresión para la medición de las propiedades de tensión. Para los nanocompuestos de poliestireno (PS/CNFs) se encontró una considerable mejora en la dispersión de las nanofibras de carbón modificadas y también se observó evidencia de la transferencia de carga por medio de SEM. La combinación de ambos efectos se reflejó en un incremento de más del 100% en el módulo de Young. Por lo que respecta a los nanocompuestos de nylon6/CNFs también se observó una mejora en la dispersión y el módulo de Y oung se mejoró en 46%. Cabe enfatizar que las nanofibras de carbón al igual que los nanotubos de carbón inducen la formación de la fase más estable del nylon 6 (fase alfa), lo cuál algunos autores han indicado que podría estar relacionado con el incremento en la resistencia del material. Respecto a las propiedades de estabilidad térmica se encontró que, a medida que se mejora la dispersión, se mejora esta propiedad hasta en 50 ºC la temperatura inicial de degradación. Finalmente, se propuso utilizar la difracción de rayos X como una herramienta fundamental para estudiar el grado de dispersión de las nanoestructuras de carbón en distintas matrices poliméricas. Tal propuesta surgió debido a la presencia de la señal de difracción del plano 002 de las CNFs únicamente para los nanocompuestos con nanofibras tratadas y se corroboró posteriormente por SEM que la dispersión fue excelente en los compuestos con nanofibras tratadas. Con estos resultados, es posible extender el uso de esta técnica para evaluar la calidad de insumos y productos terminados a base de nanocompuestos, teniendo en cuenta que la dispersión es un parámetro fundamental que impacta en las propiedades finales de los materiales compuestos. | |
| 2007 | |
| Tesis de maestría | |
| QUÍMICA | |
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