Evaluación del efecto de la oxidación de nanotubos de carbono de pared múltiple en las propiedades eléctricas y mecánicas de un compuesto de poliamina 6

Celebramos la titulación de la  nueva colega…

Priscila Esther Colli Góngora

Ingeniera Química

“Evaluación del efecto de la oxidación de nanotubos de carbono de pared múltiple en las propiedades eléctricas y mecánicas de un compuesto de poliamina 6”

Tesis Profesional

Resumen:

El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la incorporación de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs, por sus siglas en inglés) en un termoplástico (Poliamida 6, PA6) sobre las propiedades mecánicas, eléctricas, y piezorresistivas de este compuesto. Adicionalmente, se evaluó el efecto de la humedad ambiental sobre las propiedades eléctricas de los compuestos. La formación de nanocompuestos de PA6 y MWCNTs presenta varios inconvenientes debido a la naturaleza misma de los constituyentes, entre estos la inmiscibilidad del sistema. Esto impide la dispersión eficaz de los nanotubos en la matriz polimérica semicristalina de poliamida. Con el objetivo de hacer más compatibles los componentes, se modificó la superficie de los nanotubos para evitar su aglomeración y permitir una dispersión homogénea. La modificación de los nanotubos se llevó a cabo a través de un procedimiento de oxidación parcial de la superficie de los nanotubos de carbono con ácido nítrico diluido y peróxido de hidrógeno; para evaluar el grado de mejora se empleó nanotubos prístinos como referencia. Entre las técnicas de caracterización se emplearon espectroscopia de infrarrojo con trasformada de Fourier (FTIR), análisis elemental por energía dispersiva de rayos x (EDX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis termogravimétrico (TGA). Los compuestos de PA6/ MWCNTs-p (Nanotubos de carbono de pared múltiple prístinos) y PA6/ MWCNTs-o (Nanotubos de carbono de pared múltiple oxidados) se elaboraron mediante el proceso de mezclado en fundido, la concentración de nanotubos varió entre 0-16% p/p. Los especímenes para las caracterizaciones se realizaron mediante la técnica de moldeo por compresión. Entre los resultados destaca que la oxidación de los nanotubos provoca una dispersión diferente en la matriz polimérica. Siendo los nanotubos oxidados mejor distribuidos. La resistividad del compuesto disminuyó con la concentración de los nanotubos, al parecer la oxidación superficial no influenció notablemente en la resistividad del compuesto. Por otro lado, las propiedades elásticas de los materiales incrementaron con la concentración de los nanotubos, el esfuerzo máximo también incrementó; sin embargo, la presencia de los nanotubos produjo una reducción considerable en la deformación de los materiales. La oxidación superficial de los nanotubos produjo un incremento en la resistencia máxima de los compuestos. Este hecho sugiere el desarrollo de una interface con mayor adherencia en comparación con los nanotubos prístinos. La piezoresitividad de los materiales fue evaluada en algunas muestras, mostrando resultados prometedores. Se observó que al deformar el material mecánicamente, la resistencia del mismo incrementa de manera lineal. Por último, los materiales compuestos mostraron un decremento en la resistencia con el tiempo de exposición a una atmósfera controlada con humedad constante, sugiriendo su potencial uso como sensor de humedad.

Asesor externo: Dr. Jorge Alonso Uribe Calderón

Asesora interna: Dra. Susana Rincón Arriaga

Revisores: Dr. Gabriel Lizama Uc

                    Dr. Carlos Francisco Reyes Sosa

                    MC. Oscar Salvador Aguilar

Para citar:

Collí Góngora, P.E. (2015) Evaluación del efecto de la oxidación de nanotubos de carbono de pared múltiple en las propiedades eléctricas y mecánicas de un compuesto de poliamina 6 [CD-ROM] Tesis Profesional. Instituto Tecnológico de Mérida. Mérida, Yucatán, México.  Publicada  17 de abril de 2015.