REDES ADAPTABLES MODIFICADAS CON NANOESTRUCTURAS DE CARBONO

MAURO, DIANDRA; PUIG, JULIETA; BYRNE PRUDENTE, TOMÁS E.; ALTUNA, FACUNDO; DA ROS, TATIANA; HOPPE, CRISTINA

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

Las redes poliméricas adaptables, por su capacidad de reprocesado, reciclado y autorreparación, juegan un papel fundamental en el diseño de materiales compatibles con el concepto de economía circular. Estas propiedades, normalmente impensadas para sistemas poliméricos entrecruzados, tienen su origen en la reversibilidad de los puntos de entrecruzamiento que conforman la red y que puede ser activada “a demanda” por un estímulo externo como temperatura, luz o pH. Las redes poliméricas adaptables pueden clasificarse en redes covalentes adaptables (CANs), formadas por enlaces covalentes dinámicos y en redes supramoleculares, generadas por entrecruzamientos físicos. En este trabajo se utilizan sistemas basados en un monómero diepoxi, diglicidiléter de bisfenol A (DGEBA) que, por reacción con un comonómero específico, pueden generar CANs [1] o redes supramoleculares [2]. En el primer caso, la reacción epoxi-ácido da lugar a la formación de -hidroxiésteres que pueden transesterificar en presencia de un catalizador dando lugar a CANs asociativas (conocidas como vitrímeros). Si se utiliza un diácido la reacción genera, en una primera etapa, un polímero lineal que luego entrecruza por calentamiento debido a las mismas reacciones de transesterificación que le confieren características dinámicas. Por otro lado, la reacción estequiométrica de DGEBA y una monoamina alquílica (dodecilamina) también genera un polímero lineal. Cuando este polímero es sometido a un tratamiento térmico prolongado se genera una red supramolecular adaptable con entrecruzamientos termorreversibles, posiblemente a través del autoensamblado de cadenas alquílicas pendientes y a interacciones por puente de hidrógeno entre cadenas principales. [2] La generación de un polímero lineal en una primera etapa, seguida de su entrecruzamiento a temperaturas moderadas, es una característica de ambos sistemas que permite su procesamiento en solución o en fundido. Esto hace aplicables estrategias de compatibilización y procesado típicamente asociadas a polímeros termoplásticos en sistemas que, en una etapa final de calentamiento, dan lugar a una red. La incorporación de nanoestructuras carbonosas (nanotubos de carbono, CNTs, carbon dots, óxido de grafeno) en estas redes adaptables no sólo permite mejorar las propiedades mecánicas, aumentar la conductividad térmica del material y conferirle propiedades ópticas sino que, además, genera actividad fototérmica en la región NIR del espectro. El efecto fototérmico puede ser utilizado para activar la autorreparabilidad del material, permitir su reprocesado o eliminar microorganismos (efecto bactericida inducido térmicamente), entre otras aplicaciones potenciales.El objetivo de este trabajo es diseñar recubrimientos autorreparables con propiedades funcionales específicas (alta conductividad térmica, emisión fluorescente en el rango visible, activación remota), a partir de la dispersión de nanoestructuras carbonosas en redes adaptables basadas en sistemas epoxi-amina y epoxi-ácido. Se explorarán distintas vías de incorporación en las matrices seleccionadas y se evaluará el grado de dispersión y sus propiedades ópticas, fototérmicas y de autorreparación. Como ejemplo, en la figura 1 se puede observar una película basada en el sistema epoxi-amina procesada en solución, con 0.55 %m/m de nanotubos de carbono (CNTs) previamente oxidados y una micrografía de microscopía óptica de transmisión (MOT), en la que puede observarse una dispersión homogénea de los CNTs en la matriz. Las propiedades ópticas y fototérmicas de los materiales obtenidos se encuentran actualmente bajo estudio.