INCORPORACIÓN DE POLÍMEROS HIPERRAMIFICADOS EN EL DESARROLLO DE NANOCOMPUESTOS POLIMÉRICOS REFORZADOS CON NANOTUBOS DE CARBONO Y MICROESTRUCTURAS DE COBRE

BETANCOURTH, JESSICA MORENO; VALERIA SUELDO OCCELLO; VALERIA PFAFFEN; VERÓNICA BRUNETTI; ELIANA FARIAS

Mar del Plata

Congreso; XV Simposio Argentino de Polímeros-I Congreso Argentino de Materiales Compuestos; 2023

Los nanocompósitos poliméricos han mostrado mejoras significativas en las propiedades mecánicas, térmicas o antibacteriales empleando una menor fracción de volumen de carga reforzante comparada con los macrocompósitos convencionales [1]. El principal problema en el desarrollo de los nanocompósitos es la falta de homogeneidad del refuerzo o carga inorgánica en la matriz polimérica, por eso siempre se busca mejorar la compatibilidad entre la matriz y el agente de llenado. Entre los métodos más empleados destaca la funcionalización de nanopartículas metálicas o de la matriz, de tal manera de mejorar la compatibilidad de los componentes. Los polímeros dendríticos merced a sus propiedades tan características, como la multivalencia y la polifuncionalidad, han mostrado una buena compatibilidad con otras unidades reactivas (ADN, nanotubos de carbono (CNT), etc.) y eso les confiere un importante rol como módulos fundamentales en la preparación de materiales compuestos. Los polímeros hiperramificados (HP) son macromoléculas dendríticas que comparten la arquitectura ramificada de los dendrímeros presentando algunas ramas truncas y a pesar de tener una estructura menos controlada, aún pueden manifestar el efecto dendrítico mostrando un aumento sinérgico atribuible a la acción cooperativa del sistema multivalente. Este tipo de molécula tiene la capacidad de estabilizar estructuras a través de los numerosos grupos funcionales periféricos pudiendo actuar, por ejemplo, como puntos de anclaje en una matriz polimérica; o estabilizar y encapsular estructuras orgánicas e inorgánicas en su interior, haciendo de los HP una gran herramienta de trabajo en la preparación de materiales híbridos. Así mismo, uno de los mayores retos en el desarrollo de nanomateriales es la determinación de la relación estructura-propiedades. Si bien ha habido avances en esta área de la ciencia, son necesarias aún investigaciones que permitan construir una correlación proceso-estructura para predecir las propiedades finales del material compuesto.Una de las líneas de investigación de nuestro grupo es el desarrollo de materiales compósitos autorreparables y/o con memoria de forma que respondan a estímulos eléctricos, empleando CNT y partículas de cobre como agentes de refuerzo para aumentar la conductividad eléctrica y mejorar las características mecánicas del material. Las propiedades dadas por los agentes de refuerzo dependen principalmente del grado de dispersión, la interacción con la matriz, su naturaleza y el proceso utilizado para la preparación del material compuesto, por eso y con objeto de optimizar la homogeneidad del refuerzo conductor dentro de la matriz se agregaron los HP poliester-poliol, los que además pueden formar numerosas interacciones puente de hidrógeno con una matriz polimérica polihidroxilada. En este trabajo se desarrollaron matrices compuestas empleando polivinilalcohol parcialmente hidrolizado (PVA-99) como matriz base y microestructuras de cobre generadas por una vía verde utilizando yerba mate (Illex paraguariensis) como agente reductor. El efecto de la incorporación de los distintos refuerzos (HP, hidroxietilcelulosa, ácido cítrico, CNT) se evaluó a través de las propiedades mecánicas de los nanocompósitos desarrollados empleando un diseño de Box-Behnken [2]. Para ello, se consideraron parámetros tales como el módulo de Young (E), la resistencia a la tracción en el límite elástico (σγ) y la resistencia a la rotura (σᵤ). Los resultados se procesaron mediante la metodología de superficie de respuesta. Se estableció que existen diferencias estadísticamente significativas de todos los parámetros evaluados como así también de su interacción. Se seleccionaron distintos puntos de muestreo y se realizaron análisis complementarios que incluyeron reflectancia total atenuada (ATR-IR), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), análisis térmicos (TGA y DSC) y análisis de la microestructura y nanoestructura de la región de corte a través de microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM); para colaborar con la explicación del comportamiento observado.