Caracterización de nanocompuestos de poliuretano y montmorilonita organofílica mediante RMN de bajo campo

Characterization of Polyurethane/Organophilic Montmorilonite Nanocomposites by Low Field NMR

Los poliuretanos son materiales importantes y versátiles, sobre todo por algunas de sus propiedades, como su gran resistencia a la abrasión y al desgarro, su excelente absorción de los choques mecánicos y su buena flexibilidad y elasticidad. Sin embargo, también presentan algunos inconvenientes, como su baja estabilidad térmica y sus propiedades de barrera. Para superar estas desventajas, se han llevado a cabo diversos estudios con nanocompuestos organofílicos de poliuretano/montmorillonita. La investigación de la estructura de los nanocompuestos de poliuretano/arcilla se ha realizado principalmente mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de transmisión (MET). En este trabajo se estudiaron películas de nanocompuestos de PU/arcilla obtenidas por intercalación en solución. Los nanocompuestos se caracterizaron por DRX y resonancia magnética nuclear de bajo campo (LF-NMR). Las medidas de LF-NMR, con determinación del tiempo de relajación espín-red del núcleo de hidrógeno, proporcionaron información importante sobre la dinámica molecular de estos nanocompuestos. Las medidas de difracción de rayos X validaron los resultados obtenidos por RMN. También se determinó la estabilidad térmica del material mediante análisis termogravimétrico (TGA) en atmósfera inerte. Se observó una ligera mejora de esta estabilidad en el nanocompuesto en comparación con el poliuretano.

INTRODUCCIÓN

Los poliuretanos (PU) son polímeros utilizados en la fabricación de elastómeros, propulsores, agentes encapsulantes y en diversos sectores como construcción, embalaje, equipamiento, libros, calzado, muebles, medicina, electrónica, aeroespacial, automoción, abrasivos, textiles y otros[1]. Un importante ámbito de utilización de este material es la fabricación de adhesivos, los cuales son eficientes, resistentes a las vibraciones y aplicables en un amplio rango de temperaturas[2]. Otra aplicación interesante es en el desarrollo de membranas, que además de separar eficazmente mezclas de gases como CO2 y N2, pueden utilizarse para recuperar CO2 del petróleo, extraer helio del gas natural y recuperar H2 de la corriente de gas de purga de las plantas de amoníaco, entre otros[3-7].

La gran aplicabilidad de los polímeros de poliuretano se debe a la versatilidad estructural del PU, que permite elegir entre una amplia gama de diisocianatos y polioles como monómeros[8,9]. La incorporación de nanocargas a la matriz polimérica del PU puede diversificar aún más el uso de estos polímeros, ya que se ha demostrado que la formación de nanocompuestos de PU mejora propiedades mecánicas, térmicas, de barrera, ignífugas y de estabilidad dimensional en comparación con los compuestos convencionales. Esto se debe a la buena dispersión de la nanocarga y su interacción con la matriz de PU[9-13]. La caracterización de un material es crucial para entender la relación entre su estructura y sus propiedades.