Resumen

Se obtuvieron dos series de compuestos a base de poliuretano (PU) y nanotubos de carbono (CNT) con 0,0, 0,25, 0,5 y 1,0% en masa de CNT a partir de la dilución de una mezcla básica comercial con un 30% en masa de CNT y utilizando dos métodos de dispersión diferentes. La calidad de las dispersiones se evaluó mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido y transmisión. Estas pruebas demostraron que es necesario un alto esfuerzo de cizallamiento controlado para producir compuestos con dispersión a nanoescala: el módulo elástico mejoró una media del 38% en el caso de los materiales dispersos con alto esfuerzo de cizallamiento en comparación con el polímero puro. 

En este trabajo se utilizó por primera vez un ensayo de fatiga específico realizado mediante análisis mecánico dinámico para comparar el PU puro con los nanocompuestos CNT/PU. El número de ciclos hasta el fallo aumentó de 2700 para el polímero puro a 3200 para el nanocompuesto basado en CNT al 0,5% en masa; el alargamiento al fallo aumentó un 145% en las condiciones de ensayo.

INTRODUCCIÓN

Las propiedades extraordinarias de los nanotubos de carbono (CNT) han motivado grandes esfuerzos para aplicarlos como agentes de refuerzo en compuestos de polímeros. Sin embargo, el éxito se ve limitado por las dificultades para dispersar el nanomaterial y promover una buena interacción con las cadenas de polímero en las interfaces. Se han probado varias estrategias utilizando diferentes equipos/métodos de procesamiento para mejorar la dispersión: mezcladores de alto cizallamiento, laminadores de tres rodillos o mezcladores planetarios en el caso de resinas termoestables; y extrusión e inyección en el caso de termoplásticos. Las empresas comercializan masterbatches con altas concentraciones de CNT de hasta un 50% en masa. 

La alta concentración de CNT aumenta significativamente la viscosidad de los masterbatches, lo que lleva a que las resinas líquidas se almacenen y comercialicen como pellets sólidos. Los masterbatches de CNT están disponibles para termoplásticos (polietileno, polipropileno, etc.) y para resinas termoestables (epoxi y poliuretano).

Abbasi et al. produjeron compuestos de polipropileno (PP) y nanotubos de carbono a partir de un masterbatch comercial al 20% en masa utilizando un extrusor de doble tornillo para diluirlo. Informaron que el procesamiento a baja temperatura y alta velocidad aumentó la mezcla por cizallamiento, lo que a su vez rompió los aglomerados de CNT, resultando en una mejor dispersión de los nanotubos y un aumento en la conductividad eléctrica de los compuestos. 

• Materias:Propiedades mecánicas Poliuretanos Nanotubos de carbono Fatiga de materiales Elastómeros
• Subjects:Mechanical properties Polyurethanes Carbon nanotubes Material Fatigue Elastomers
• Palabras claves:Nanotubos de carbono; Poliuretano elastomérico; Propiedades mecánicas; Fatiga
• Keywords:Carbon nanotubes; Elastomeric polyurethane; Mechanical properties; Fatigue