Caracterización viscométrica de nanocompuestos híbridos PS/POSS

Viscometric Characterization of PS/POSS Hybrid Nanocomposites

Se obtuvieron nanocompuestos híbridos de poliestireno (PS) y silsesquioxanos oligoméricos poliédricos (POSS) con diferentes composiciones mediante procesado reactivo por fusión utilizando peróxido de dicumilo (DCP) como iniciador en presencia o ausencia de estireno como agente de transferencia radical. Los materiales se caracterizaron por viscosimetría mediante cromatografía de permeación en gel (GPC) con triple detector: dispersión de luz, viscosímetro e índice de refracción. Las muestras de PS/POSS procesadas con estireno mostraron mayores pesos moleculares medios en peso (M_w) y menores índices de polidispersidad (M_w/M_n), como resultado de una mayor conversión PS-POSS (28-40%) y una menor degradación del PS, en comparación con las muestras de PS/POSS procesadas sin estireno en las que el grado de conversión fue menor (24-28%). 

Para las soluciones de PS/POSS en THF, los parámetros de la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada, α ≅ 0,7 y log K ≅ -3,5 a -3,9, y los valores del parámetro de interacción polímero-disolvente, χ_ij ≅ 0,49, no se modificaron con respecto a los cambios en el tamaño molecular. Por otra parte, estos cambios se caracterizaron por una función acumulativa de la fracción de masa de las cadenas en función de la raíz cuadrada media de la distancia de extremo a extremo (< r ²>0^1/2).

INTRODUCCIÓN

El uso de poliedros oligoméricos de silsesquioxano (POSS) en reacciones de copolimerización, injerto o mezcla en estado fundido se emplea para mejorar las propiedades mecánicas y térmicas de los polímeros convencionales. Las moléculas híbridas de POSS están compuestas principalmente por estructuras nanométricas con enlaces silicio-oxígeno, representados por la fórmula -(SiO1,5)n-. La introducción de grupos orgánicos en las moléculas de POSS facilita su solubilidad en disolventes orgánicos y su compatibilidad con polímeros. Esta funcionalización también permite llevar a cabo reacciones de copolimerización e injerto con polímeros, especialmente mediante procesamiento reactivo en estado fundido, un método técnica y económicamente viable, además de ecológicamente interesante. Este proceso puede realizarse utilizando equipos de procesamiento convencionales y sin necesidad de disolventes como medio reactivo.

Zhou et al. estudiaron el injerto de POSS en polipropileno (PP) utilizando peróxido de dicumilo (DCP) como iniciador de la reacción en estado fundido. Por otro lado, Monticelli et al. investigaron la reacción de injerto de POSS que contiene grupos amino con poliestireno funcionalizado con anhídrido maleico (PS-MAH). En sus estudios, observaron la formación de una morfología de fases separadas, donde la matriz de PS incluía agregados de POSS y moléculas injertadas de PS-graft-POSS, mostrando mejoras significativas en estabilidad térmica y propiedades mecánicas en comparación con el PS puro.