FABRICACION DE NANOCOMPUESTOS POLIMERICOS POR INFILTRACION. APLICACIONES EN IMPRESIÓN 3D (FFM)

RIBERI, KEVIN; PEREYRA, JESICA YANINA; BARBERO, CESAR ALFREDO

Encuentro; Y-TEC NANO2018; 2018

Y-TEC. YPF Tecnología

Los nanocompuestos poliméricos son materiales de gran interés para lograr propiedades fisicoquímicas ausentes en las matrices poliméricas. Están constituidos por nanomateriales (ej. nanoparticulas) dispersas en matrices poliméricas.[1] Mientras los materiales compuestos son fabricados por métodos especiales que permiten controlar la incorporación del refuerzo, los nanocompuestos pueden ser fabricados por métodos de procesamiento de polímeros como mezclado/extrusion. [2] Sin embargo estos métodos producen materiales isotrópicos cuyas propiedades no son necesariamente las requeridas por la aplicación. El desarrollo de piezas plásticas usando impresoras 3D de tipo FFM (fused filament molding),[3] requiere fabricar filamentos basados en nanocompuestos pero la manera determinística de construir la pieza permite usar filamentos no isotrópicos en los cuales solo la superficie expuesta sea la del nanocompuestos. En el presente trabajo se describe un método de fabricación de filamentos basados en nanocompuestos poliméricos que permite controlar el grado y la distribución del nanomaterial. Se utilizan como matriz polimérica filamentos comerciales (poliuretano:PU y acido poliláctico: PLA). El método propuesto requiere el hinchamiento de la matriz polimérica en una mezcla de solventes miscibles, uno de los cuales actúa como buen solvente (es capaz de disolver el polímero) y otro como solvente pobre(es incapaz de disolver al polímero). Inicialmente se investiga la cinética de hinchamiento de piezas de la matriz en diferentes mezclas usando gravimetria.[4] Posteriormente se dispersan nanoparticulas de materiales (sulfuro de molibdeno: S2Mo, nanografito:NG) en uno de los solventes puros o en la mezcla usando un cavitador ultrasónico,[5] y se evalúa la estabilidad de la solución coloidal usando turbidimetria. La inmersión de los filamentos en la solución coloidal permite la incorporación del nanomaterial dentro de la matriz polimérica. El filamento modificado es secado en vacío para eliminar los solventes de hinchamiento. Aunque fue posible encontrar solventes que hinchan PLA, las dispersiones de S2Mo no son estables en esos medios. Por el contrario, es posible hinchar PU en soluciones de vinilpirrolidona (VP)/Agua en las cuales la solución coloidal de S2Mo es estable. De esta manera se fabrican filamentos basados en nanocompuestos de S2Mo/PU. La distribución en el filamento se evalúa por microscopia. Con ellas se fabrican probetas usando una impresora 3D (FFM). Por otra parte se fabrican probetas con filamentos de la matriz polimerica y se infiltran nanoparticulas sobre la pieza ya formada. Dado que el S2Mo es un lubricante solido, se investiga la el coeficiente de fricción de las piezas plásticas fabricadas usando los nanocompuestos.