Investigation of Nanocomposites Made with Poly(methacrylic acid-co-methyl methacrylate)/poly(N‑vinyl-2-pyrrolidone)/Multi-walled Carbon Nanotubes

Investigación de nanocompuestos fabricados con poli(ácido metacrílico-co-metilmetacrilato)/polipoli(N-vinil-2-pirrolidona)/nanotubos de carbono de pared múltiple

Se preparó poli(ácido metacrílico-co-metil metacrilato) (P(MAA-co-MMA)) en presencia de poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP) y nanotubos de carbono multipared (MWNTs) mediante polimerización de radicales libres en solución asistida por ultrasonidos, es decir, nanocompuestos de P(MAA-co-MMA)/PVP/MWNTs. Se investigaron la morfología, el módulo de almacenamiento en estado vítreo, el comportamiento térmico y las características de hinchamiento de los nanocompuestos de P(MAA-co-MMA)/PVP/MWNTs. Las micrografías electrónicas de barrido (SEM) revelaron que los MWNTs a baja concentración podían dispersarse uniformemente en las mezclas de P(MAA-co-MMA)/PVP. Al aumentar la fracción en peso de MWNTs, aumentaban el módulo medio en estado vítreo, las temperaturas de transición vítrea y la temperatura de descomposición de los nanocompuestos, pero disminuían sus características de hinchamiento.

INTRODUCCIÓN

Los nanocompuestos poliméricos son una clase de materiales en los cuales se dispersan rellenos inorgánicos de tamaño nano en una matriz polimérica orgánica y son ampliamente estudiados[1-4]; la matriz polimérica incluye homopolímeros, copolímeros y mezclas. Entre ellos, los nanocompuestos de polímeros/nanotubos de carbono (CNTs) han ganado un interés tremendo debido a su alta durabilidad, resistencia, ligereza, diseño y flexibilidad en el proceso[5-9]. Los CNTs se han demostrado ser rellenos ideales debido a su baja densidad, alto índice de aspecto, gran área de superficie específica y alta conductividad eléctrica para mejorar la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y las propiedades mecánicas de los compuestos poliméricos, junto con la necesidad de solo pequeñas fracciones volumétricas[10-12]. 

Los CNTs pueden estar presentes como nanotubos de carbono de pared única (SWNTs) o nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTs). Los SWNTs son cilindros huecos de carbono de un solo átomo de grosor con diámetros del orden de un nanómetro y longitudes que van desde cientos de nanómetros hasta micrómetros. En comparación, los diámetros de los MWNTs van desde 5 hasta varios cientos de nanómetros porque su estructura consiste en muchos cilindros concéntricos unidos por fuerzas de van der Waals[13,14]. Aunque los SWNTs tienen una carga mucho menor en comparación con los MWNTs para lograr las mismas propiedades eléctricas, mejorando aún más las propiedades mecánicas[15], la dificultad en dispersar uniformemente los SWNTs sigue siendo un gran desafío para su uso en aplicaciones reales.