Síntesis, caracterización y propiedades de materiales compuestos nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono

Garate, Hernán

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	quimica
Título:	Síntesis, caracterización y propiedades de materiales compuestos nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono
Título alternativo:	Synthesis, characterization and properties of nanostructured composite materials reinforced with carbon nanotubes
Autor:	Garate, Hernán
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Departamento de Química Orgánica
Publicación en la Web:	2017-03-30
Fecha de defensa:	2014-03-27
Fecha en portada:	2014-02
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Orgánica
Director:	D´Accorso, Norma Beatriz; Goyanes, Silvia Nair
Jurado:	Di Chenna, Pablo Héctor; Vázquez, Analía; Oyanguren, Patricia Angélica
Idioma:	Español
Palabras clave:	NANOTUBOS DE CARBONO; FUNCIONALIZACION COVALENTE; POLIESTIRENO; COPOLIMEROS DE BLOQUE; EPOXIDACION; MICROSEPARACION DE FASES; MATERIALES COMPUESTOS; SISTEMAS TERMORRIGIDOSCARBON NANOTUBES; COVALENT FUNCTIONALIZATION; POLYSTYRENE; BLOCK COPOLYMERS; EPOXIDATION; MICRO-PHASE SEPARATION; COMPOSITE MATERIALS; THERMOSETTING SYSTEM
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5595_Garate
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5595_Garate.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5595_Garate
Ubicación:	Dep.QUI 005595
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Garate, Hernán. (2014). Síntesis, caracterización y propiedades de materiales compuestos nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5595_Garate

Resumen:

La presente tesis tiene como objetivo desarrollar nuevos materiales compuestosnanoestructurados basados en matrices epoxi y reforzados con nanotubos de carbono (NTC)altamente dispersos. Los NTC son considerados como el refuerzo ideal para materialescompuestos de base polimérica, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y eléctricas. Pesea esto, existe una gran dificultad para poder emplearlos satisfactoriamente como refuerzo debidoa la gran tendencia que presentan a la formación de aglomerados. Para tal finalidad, seexploraron metodologías para funcionalizar covalentemente los NTC con poliestireno, mediantelas que se lograron obtener dispersiones altamente estables en solventes orgánicos de interés. Lametodología de funcionalización y dispersión fue exitosa para incorporar NTC en matricespoliméricas sin formación de aglomerados. Posteriormente, se implementaron diversasestrategias de epoxidación de copolímeros de bloque poli(estireno-b-isopreno-b-estireno) (SIS)de modo tal de obtener copolímeros con un bloque miscible con los precursores del sistemaepoxi y otro bloque inmiscible. La mejor estrategia fue la epoxidación con dimetildioxirano,permitiendo lograr grados de epoxidación de hasta 100 % sin formación de subproductos nialterando la integridad de la cadena polimérica. Estos copolímeros epoxidados fueron empleadospara obtener matrices epoxi nanoestructuradas, estudiándose la secuencia de eventos que dieronorigen a los nanodomios poliméricos. Se encontró que los copolímeros epoxidados reaccionaronparcialmente durante el curado de la resina epoxi y este hecho alteró la morfología final de losnanodominios obtenidos. Por este motivo, se diseñaron y sintetizaron nuevos copolímeros debloque obtenidos a partir de SIS epoxidado, que presentaron reactividad frente al componenteepoxi de la resina utilizada. El empleo de estos nuevos copolímeros en la modificación delsistema termoestable, permitió obtener un control morfológico sobre el nanodominio final. Finalmente, se determinaron propiedades mecánicas tales como módulo de Young y desgaste ylas propiedades eléctricas de los materiales nanoestructurados termorrígidos reforzados con NTC.

Abstract:

Carbon nanotubes (CNT) are considered to be the ideal reinforcement to polymeric basedcomposite materials due to their excellent mechanical and electrical properties. However, inorder to be used as such, the high tendency of CNT to form agglomerates should be avoided. Inthis field, the present thesis objective is to develop novel nanostructured epoxy based compositematerials reinforced with highly dispersed CNT. To achieve this goal, different strategies tocovalently functionalize CNT with polystyrene were explored by which highly stable dispersionsin organic solvents were obtained. The functionalization and dispersion methodology allowed thesuccessful incorporation of CNT in polymeric matrices without agglomerate formation. In thenext stage of the thesis, different epoxidation procedures were employed to epoxidizepoly(styrene-b-isoprene-b-styrene) block copolymers (SIS), in order to obtain a product havingan epoxy miscible block, and an epoxy immiscible block. The best strategy was the epoxidationwith dimethyldioxirane, by which epoxidation degrees of up to 100 % were obtained avoidingthe formation of undesirable subproducts and at the same time, preserving the initial polymerchain architecture. These epoxidized copolymers were employed to develop nanostructuredepoxy matrices and the sequence of events that conducted to the final nanodomain morphologywere investigated. Moreover, it was found that the epoxidized copolymers were able to reactpartially during the epoxy curing reaction leading to a morphological effect on the finalnanodomains. In order to overcome the lack of reactivity of epoxidized SIS, novel blockcopolymers were designed and synthesized from epoxidized SIS having reactivity towards theepoxy precursor of the used epoxy system. The use of these block copolymers to modify theepoxy thermoset allowed a morphological control in the obtained nanodomains. Finally,mechanical properties such as Young modulus and wear and the electrical properties of the finalnanostructured epoxy thermosets reinforced with CNT were measured.

Citación:

---------- APA ----------

Garate, Hernán. (2014). Síntesis, caracterización y propiedades de materiales compuestos nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5595_Garate

---------- CHICAGO ----------

Garate, Hernán. "Síntesis, caracterización y propiedades de materiales compuestos nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2014.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5595_Garate

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