Preparación y caracterización de materiales compuestos poliméricos electroconductores obtenidos por extrusión

Abstract

Tesis de maestría en ciencia de los materiales. En el presente trabajo se sintetizaron polímeros electroconductores mediante polimerización química oxidativa, los cuales fueron, polianilinacloruro (PANI-CI), polianilina-toluensulfonato(PANI-TS), polianilina-ácido sulfónico dodecibenceno (PANI-DBSA) y polipirrol-cloruro (PPy-CI). El comportamiento técrmico de los mismos se estudió mediante análisis termogravimétrico (TGA) resultando la PANI-DBSA más estable térmicamente. También fueron analizadas las propiedades térmicas utilizando el TGA y el análisis térmico diferencial (DTA) de polietileno de baja densidad (PEBD), polipropileno (PP) y poli(n-butil metacrilato) (PBMA), polímeros convencionales procesados mediante extrusión para la preparación de los materiales compuestos. Se elaboraron materiales compuestos mediante dos métodos, ambos basados en el proceso de extrusión. En el primer método se obtuvieron películas por extrusión de PEBD, PP y PBMA, después de lo cual se realizó la polimerización oxidativa de anilina o de pirrol sobre la superficie de cada película de termoplástico. Como resultado, se alcanzaron buenas propiedades eléctricas en las películas: PEBD/PPyCI, PP/PPY-CI, PBMA/PPy-CI y PBMA/PANI-CI. En el segundo método se prepararon películas a partir del mezclado en el extrusor de termoplásticos y los polímeros conductores sintetizados. Se obtuvieron valores de conductividad eléctrica en el orden de 10 -4 S7cm para el material compuesto PBMA(30%) /PANI-DBSA(70%). Las propiedades eléctricas de los materiales compuestos fueron evaluadas en el primer método variando los parámetros de polimerización y en el segundo, en función del contenido de polímero conductor. Mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) se estudió la morfología del polvo PANI-DBSA sintetizado y la sección transversal de los materiales compuestos preparados por ambos métodos. Basados en los cambios en la resistencia eléctrica, se llevó a cabo el estudio de la sensibilidad al peróxido de hidrógeno e hidróxido de amonio de la película PBMA/PANI-CI, obtenida por el método I y de la película PBMA(30%) PANI-DBSA(70%) resultante en el método II. En el análisis al H2O2 en solución acuosa de concentración de 3.2 x 10 -2 hasta 3.2 x 10-1 mM, solo la película preparada por el método I mostró sensiblidad en el intervalo de concentraciones experimentado. Al ser expuestas a soluciones de NH4OH de concentraciones experimentado. Al ser expuestas a soluciones de NH4OH de concentración entre 2.45 y 25.6 mM, ambas películas mostraron cambios medibles en sus propiedades eléctricas. Finalmente se analizó el comportamiento de las propiedades eléctricas de estas películas con la repetición de ciclos de exposición a hidróxido de amonio y ácido clorhídrico.