Caracterización térmica, morfológica y mecánica del sistema poli (å-caprolactona) cargado con nanotubos de carbono

Abstract

En este trabajo especial de grado se realizó la caracterización mecánica, térmica y morfológica de la poli (å-caprolactona) y nanocompuestos de poli (å- caprolactona)/ nanotubos de carbón, preparados por mezclado en fundido en Venezuela, se compara este sistema con uno preparado en Bélgica, bajo el mismo método. Mediante análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC) se realizaron ensayos dinámicos para conocer el rango de cristalización y fusión del material, obteniéndose los mayores desplazamientos de temperatura de cristalización para las muestra de 3% en peso de nanotubos, éstos se encuentran funcionalizados con PCL, pertenecientes al sistema Belga. Por medio de este análisis se realizaron ensayos de autonucleación en la PCL pura, encontrándose eficiencias de autonucleación por encima del 100%, observándose la presencia de los tres dominios de autonucleación en el material puro. Por su parte, los estudios de autonucleación y recocido sucesivos permitieron apreciar la aparición de una población adicional de lamelas en las muestras cuando los nanotubos han sido funcionalizados con aminas y poli (å-caprolactona). Para el estudio de la cinética de cristalización isotérmica mediante DSC se aplicaron las teorías de Avrami, hallándose que efectivamente la presencia de un agente nucleante favorece la cinética y en especial un aumento en la densidad de núcleos, tal como se observó por microscopía óptica de luz polarizada, revelándose que en presencia de nanotubos el tamaño de las superestructuras se reducen. Para las muestras con concentraciones de 3% en nanotubos funcionalizados, se obtuvo mayores velocidades de cristalización. En la evaluación morfológica se empleó microscopía electrónica de transmisión (MET), con la finalidad de observar la dispersión de la carga en la matriz del homopolímero, encontrándose una buena dispersión en las muestras procesadas en Bélgica. Los resultados de MET y DSC demostraron que bajo las condiciones de cristalización isotérmicas empleadas, las lamelas formadas en la matriz del material puro son más gruesas que para el material compuesto con contenido al 3% de nanotubos. Para determinar como influye esta carga sobre las propiedades mecánicas se realizaron ensayos de tracción para muestras preparadas mediante el proceso de extrusión para distintas composiciones entre 0% y 3%, de forma general no se encontró un buen reforzamiento en el material, para las composiciones de 0.7% y 3% se obtuvo mayor rigidez, con respecto al material puro, ésta pobre mejoría pudo estar asociado a la poca dispersión de la carga en la matriz.