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Obtención de compósitos a base de Polipropileno, Nanopartículas de Cobre y Nanoplaquetas de Grafeno: Propiedades Antibacterianas y de Conductividad Térmica
NOEMI JARDON MAXIMINO
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Doctorado en Tecnología de Polímeros
En el presente proyecto de investigación se trabajó en la obtención y caracterización de compósitos a base de polipropileno (PP) y nanopartículas de cobre (nCu), (PP/nCu) por el método de mezclado en fundido. Con la incorporación de nCu en PP se modificaron las propiedades del polímero, tales como dotar al material de propiedades antimicrobianas y aumentar su propiedad de conductividad térmica. Para promover la dispersión de las cargas en la matriz polimérica (mediante interacciones químicas), se emplearon nanopartículas funcionalizadas y agentes compatibilizantes. En una primera etapa se obtuvieron los componentes necesarios para la elaboración de los compósitos, en donde, se sintetizaron nCu funcionalizadas con ligantes nitrogenados y se sintetizó un agente compatibilizante. La obtención del agente compatibilizante consistió en la modificación química de PP, para lo cual se realizó una reacción de injerto del monómero N-fenilmaleimida (NFMA) en PP, en estado fundido. El objeto de la síntesis de nCu funcionalizadas con ligantes nitrogenados fue que estos últimos protegieran a las nCu de la oxidación durante el procesamiento de los compositos. Para tal efecto, se realizó un estudio de síntesis de nCu funcionalizadas con polietilenimina (PEI), alilamina (AAM) y ácido 4aminobutírico (AABT), de donde se seleccionó la reacción de síntesis con mejor rendimiento, para poder ser escalada. Posteriormente, se procedió a la elaboración de los compósitos PP/nCu, se evaluó el desempeño de dos agentes compatibilizantes en la dispersión de las nCu en la matriz polimérica. Se empleó el compatibilizante comercial polipropileno injertado con anhídrido maleico (PP-g-MAH) y el compatibilizante polipropileno injertado con N-fenilmaleimida (PP-g-NFMA), sintetizado en nuestro laboratorio.
Se estudió la propiedad antibacteriana de los compósitos PP/nCu, para lo cual se evaluó la concentración de nCu y el efecto de la dispersión de nCu en la matriz polimérica sobre la actividad antibacteriana de los compósitos contra las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus. También se estudió la propiedad de conductividad térmica de los compósitos PP/nCu y con el objeto de aumentarla, se optó por incorporar nanopartículas de mayor conductividad térmica a los compósitos PP/nCu, para lo cual se emplearon nanoplaquetas de grafeno (GnPs). Mediante análisis de difracción de rayos X se observó que después del procesamiento de los compósitos las nCu resultantes no se oxidaron. El empleo de agentes compatibilizantes disminuyó el tamaño de aglomerado de nCu y promovió su dispersión en la matriz polimérica. Por lo que, los compósitos formulados con compatibilizantes presentaron mejores propiedades, respecto a los compósitos sin compatibilizante. Los compósitos formulados con agentes compatibilizantes presentaron una mayor liberación de iones cúpricos y por lo tanto presentaron mayor actividad antibacteriana. Los compósitos en los que se empleó el agente compatibilizante PPg-NFMA, fueron los que mostraron mayor actividad antibacteriana. Finalmente, con la incorporación de nCu al PP se aumentó su conductividad térmica. Sin embargo, con la posterior incorporación de GnPs a los compósitos PP/nCu no se aumentó aún más la conductividad térmica. Lo cual se atribuyó a una mala dispersión de las GnPs en la matriz polimérica y a que el método de preparación no fue el más adecuado.
2019
Trabajo de grado, doctorado
QUÍMICA
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