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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/693| Síntesis, Caracterización y Espumado de Nanocompuestos de Polietileno de Alta Densidad con Grafeno Cargado con Cobre | |
| Sergio Antonio González Ortiz | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Maestría en tecnología de polímeros | |
| En este trabajo se reporta la síntesis de nanocompuestos de polietileno de alta densidad (HDPE) con nanoplaquetas de grafeno cargado con cobre (G/Cu). Los nanocompuestos se prepararon vía polimerización por coordinación in-situ de etileno, en presencia de nanoplaquetas de G/Cu con 1 % de Cu, empleando como sistema catalítico un aluminohidruro de zirconoceno. Las reacciones fueron llevadas a cabo en semicontinuo en un reactor de 600 mL, provisto con control de temperatura, agitación mecánica, atmósfera inerte y medidor de flujo de etileno. Se estudiaron diferentes condiciones de mezclado y adición del G/Cu al sistema de reacción, variando la relación del co-catalizador (MMAO-12) con respecto al aluminohidruro en zirconoceno (MMAO-12/Zr). Se obtuvieron diferentes lotes de HDPE/G/Cu con concentraciones entre 3 y 6 % en peso de G/Cu. Se observó que las nanopartículas reducen la actividad catalítica de la reacción de polimerización, pero no presentan efectos significativos sobre el peso molecular del polímero, ya que la mayoría de los nanocompuestos tienen una dispersidad ≈ 2 y un peso molecular similar al HDPE sintetizado sin nanopartículas. Los nanocompuestos fueron caracterizados mediante las técnicas de GPC, DSC, TGA, DRX, y FTIR
ATR. En general se observó una disminución en el número de capas de grafeno en los nanocompuestos, comparado con el G/Cu, y aumento en las propiedades térmicas con el incremento en el porcentaje de G/Cu, en los materiales obtenidos de las polimerizaciones in situ de etileno.
Adicionalmente se hicieron mezclas para obtener nanocompuestos con HDPE comercial al 1% y 1.5% de G/Cu en el microextrusor Xplore donde se obtuvieron probetas para hacer pruebas mecánicas de tensión-elongación, DMA, y también se obtuvieron muestras para medir la resistividad eléctrica. Estos resultados fueron comparados con los compuestos de G/Cu en polietileno comercial, donde se observó que los nanocompuestos con resina comercial, presentan mejores propiedades mecánicas y un mayor módulo de elasticidad. Respecto a la resistividad, se observó que todos los materiales (concentrados y mezclas diluidas) mostraron ser altamente resistivos. El espumado de los nanocompuestos HDPE/G/Cu se estudió por dos métodos, el primero a condiciones supercríticas de CO2 y DMF como solvente, mientras que en el segundo se utilizó un burbujeo de CO2 a presión atmosférica del nanocompuesto suspendido en DMF. Se observó que el método de espumado genera diferentes tipos de celdas y poros en los materiales, cuya morfología fue caracterizada por microscopía óptica y por SEM. Todo esto nos permitió obtener nanocompuestos espumados de HDPE con nanopartículas de G/Cu con propiedades mecánicas mejoradas que pueden ser útiles en aplicaciones donde se requiera alta resistencia tensil y flexibilidad a la vez, en aplicaciones para dispositivos generadores de energía con materiales resistivos, membranas de intercambio libre de iones y tareas donde se necesiten piezas ligeras con propiedades mecánicas adecuadas. | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Maestría |
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| Sergio Antonio González Ortiz - Maestría en tecnología de polímeros.pdf | 6.65 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |