Materiales nanoestructurados obtenidos por autoensamblado de un copolímero de bloque anfifílico (PCL-b-PS) en diferentes matrices poliméricas

URSULA M. MONTOYA ROJO; ILEANA A. ZUCCHI; CARMEN C. RICCARDI; WALTER F. SCHROEDER

Evento Virtual

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (Nano 2022); 2022

Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC)

La habilidad que presentan los copolímeros de bloque (C-b-B) anfifílicos para auto-ensamblarse en matrices poliméricas constituye una ruta sintética versátil para la preparación "bottom-up" de materiales nanoestructurados con propiedades y morfologías específicas. La nanoestructura obtenida depende de la longitud de cada bloque, la relación entre los parámetros de interacción bloque-solvente y bloque-bloque, la combinación de los homopolímeros que lo forman y la temperatura del sistema. Además, para los copolímeros de bloque formados por la unión de un bloque semicristalino y uno amorfo (semicristalino-b-amorfo), la morfología está íntimamente relacionada con el modelo de cristalización adoptado por el copolímero. Por lo tanto, el conocimiento de los mecanismos por los cuales se desarrollan estas morfologías es una herramienta eficaz para producir materiales a la medida. En este contexto, se estudió la capacidad que tiene un copolímero anfifílico semicristalino-b-amorfo (PCL-b-PS, Mn=47,000 g/mol y 38% en peso del bloque PCL), en una concentración másica del 10 % p/p, para desarrollar diferentes morfologías en matrices poliméricas con afinidad selectiva por cada uno de los bloques. Por un lado, se utilizó una matriz termorrígida, formada por una resina epoxi del tipo diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) curada térmicamente (a 190 ºC) con una amina alifática (4-4’ diamino 3-3’ dimetildiciclohexilmetano, 3DCM), con miscibilidad selectiva por el bloque de PCL (38 % p/p, semicristalino). Por otro lado, se utilizó una matriz termoplástica de poli(estireno) (PS) obtenida por polimerización térmica de estireno a 90 ºC, con peróxido de benzoílo (PBO) como iniciador. Esta matriz presenta miscibilidad selectiva por el bloque de PS (62 % p/p amorfo). La caracterización fue realizada inicialmente mediante imágenes fotográficas, ensayos de SAXS y TEM. De las imágenes fotográficas se evidencian materiales transparentes para las dos matrices estudiadas, lo que indica la presencia de estructuras en la escala nanométrica. En el caso de la matriz termorrígida fueron obtenidas morfologías tipo gusanos con un diámetro y longitud promedio de 50 nm y 170 nm, respectivamente. Estas estructuras se formaron debido a la microseparación de fases del bloque amorfo de PS. Para la matriz termoplástica, se obtuvieron micelas en forma de nanovarillas, con el bloque PCL formando el núcleo y el bloque PS forma la corona micelar. Estas nanovarillas presentan un diámetro promedio de 14 nm y longitudes entre los 300 y 600 nm. La diferencia en el tamaño de las morfologías se atribuye a la fuerza impulsora para el crecimiento, así como la longitud del bloque inmiscible formador de la nanoestructura. Se demostró que ambos sistemas fueron nanoestructurados por el mecanismo de separación en microfases inducida durante la polimerización RIMPS, por sus siglas en inglés.