Síntesis, Caracterización y Determinación de propiedades mecánicas de nuevos nanocompuestos derivados de poliuretanos biodegradables

Abstract

El presente trabajo de tesis se enfoca en el estudio de nanocompuestos derivados de poliuretanos biodegradables por las rutas sintéticas de uno o dos pasos como matrices poliméricas y refuerzos los nanotubos de carbono de pared múltiple funcionalizados con grupos acido carboxílico aromáticos o alifáticos. Otro refuerzo que usado para la matriz polimérica es la nanocelulosa funcionalizadas con grupos acido carboxílico aromáticos o alifáticos. Los nanocompuestos preparados usando (0.25, 0.50, 0.75, 1.00 y 1.25% en peso) de nanotubos de carbono (CNT) y nanocelulosa (NCL) funcionalizados se sintetizaron mediante dos procesos: (1) el proceso de un paso, usando un PU hecha de isocianato de isoforona (IPDI) en cantidades estequiométricas y PCL-diol (α-ω-poliéster diol de poliéster) obtenido por una vía quimio-enzimática usando como catalizador la lipasa de Y. lipolytica (YLL), ε-caprolactona (ε-CL) y dietilenglicol (DEG), y (2) el proceso de dos pasos, usando PU hecha de IPDI en exceso, un extendedor de cadena hexametilendiamina (HMDA) o etilendiamina (EDA) y PCL-diol por vía quimio-enzimática. Los nanocompuestos se caracterizaron por diferentes metodologías espectroscopia Infrarroja, Calorimetría diferencial de barrido, Análisis termogravimétrico y Ensayos de tracción. Dependiendo de la ruta química utilizada para sintetizar los nanocompuestos de CNT y NCL, en algunos casos, los enlaces covalentes y enlaces de puente de hidrógeno con el segmento duro o suave de la matriz PU mejoran la estabilidad térmica de los nanocompuestos y algunas de sus propiedades mejoran, en comparación con las propiedades de PU puro. El nanocompuesto PU-CNTOH-COOH 0.50% - EDA derivados de la matriz polimérica PU y los refuerzos con nanopartículas CNT funcionalizada con ácido carboxílico (CNTOH-COOH) mostró los mejores resultados presentando una resistencia a la tracción de 39.0 MPa, módulo de Young de 216.49 MPa, esfuerzo de ruptura de 39.0 MPa, tenacidad de 61.46 MPa, punto de cedencia aparente de 11.3 MPa, un índice R de 0.80, el punto de fusión del primer calentamiento en 58.94 °C y una temperatura de cristalización en 72.66 °C, mostrando un mayor número de interacciones de puente de hidrogeno, así como propiedades térmicas y mecánicas mayores que el PU sin refuerzo.