Efecto del grafeno en la tenacidad a la fractura y transición vítrea de nanocompuestos epoxi/grafeno

LEONEL SILVA; JUAN PABLO TOMBA; JAVIER PEREZ; VALERIA PETTARIN

Mar del Plata

Congreso; XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, SAM 2022 - VIII International Conference On Composite Materials COMAT 2022; 2022

El monómero éter diglicidílico de 1,4-butanodiol (BDE) es un candidato interesante para producir nanocompuestos epoxi/grafeno por su baja toxicidad y ductilidad en reemplazar resinas epoxi convencionales y/o producir mezclas con excelentes propiedades mecánicas, térmicas, etc. [1,2]. En este trabajo, se utilizó al BDE como plataforma para producir nanocompuestos de grafeno-epoxi mediante polimerización in situ sin utilización de solventes orgánicos que añaden pasos a la producción. Este enfoque recientemente se ha informado para resinas epoxi y abre nuevas posibilidades para obtener nanocompuestos basados en epoxi con grafeno de alta calidad de una manera limpia y sencilla [3]. Aprovechado la capacidad del BDE para dispersar el grafeno de manera eficiente se prepararon una serie de nanocompuestos epoxi/grafeno con diferentes contenidos de carga: 0.05, 0.1 y 0.25%wt. Se seleccionó grafeno nanoplatelets como agente de refuerzo y se utilizó 4,4'-diamino-3-3'-dimetil diciclohexil-metano (3DCM) como agente de curado. Los nanocompuestos mostraron un muy buen nivel de dispersión de grafeno, cambios en la temperatura de transición vítrea y disminución de la entalpía de reacción. Resultados preliminares de tenacidad a la fractura muestran una marcada disminución de la carga máxima aplicada y un aumento en el desplazamiento a medida que aumenta el contenido de grafeno en los nanocompuestos (ver Figura 1 (a)).Por otra lado, se puede anticipar dos efectos que tienen impacto en la temperatura de transición vítrea (Tg) de los nanocompuestos epoxi/grafeno. Uno es la reducción de la densidad de entrecruzamiento general, que aumenta la movilidad de la cadena y reduce la Tg. El otro es una posible restricción (menor movilidad) de las cadenas situadas cerca de las láminas de grafeno, lo que conduciría a un aumento de la Tg. En nuestro caso, como se observa en la Figura 1(b) el primer efecto parece dominar a medida que disminuye la Tg con respecto a la matriz epoxi pura. Estos resultados preliminares permiten inferir que las partículas de grafeno nanoplatelets están interfiriendo en el proceso de curado, disminuyendo los puntos de entrecruzamiento lo cual queda evidenciado por el corrimiento a temperatura más bajas de la transición vítrea a medida que aumenta la cantidad de grafeno en los nanocompuestos [4].