Layer-by-Layer technique employed to construct multitask interfaces in polymer composites

Técnica capa a capa empleada para construir interfaces multitarea en compuestos poliméricos

Las propiedades de los compuestos poliméricos reforzados con fibra de vidrio están estrechamente relacionadas con la interfaz fibra-matriz. Los tratamientos interfaciales para mejorar las propiedades mecánicas suelen limitarse a mejorar la adhesión interfacial. En este trabajo, se introdujo la técnica Layer-by-Layer (LbL) para construir una nueva interfaz en compuestos poliméricos. Se depositaron mediante LbL diferentes cantidades de bicapas de poli(cloruro de dialildimetilamonio) y poli(4-estirenosulfonato sódico) con nanotubos de carbono sobre la superficie de fibras de vidrio tejidas (GFs). Los compuestos de polipropileno que contenían las GF modificadas se prepararon mediante moldeo por compresión. 

El análisis termogravimétrico, la microscopía electrónica de barrido y la espectroscopía Raman demostraron que se podían depositar multicapas de polímeros con nanotubos de carbono en la superficie de las GF. Las pruebas mecánicas de los compuestos con GF modificados revelaron un aumento del módulo de flexión y de la tenacidad. Los resultados globales atestiguaron que la técnica LbL puede utilizarse para diseñar interfaces con diferentes composiciones para realizar diversas tareas, como mejorar la rigidez de los compuestos y encapsular nanocomponentes activos.

INTRODUCCIÓN

Los compuestos de polímeros tienen interfaces intrínsecas entre sus componentes que son responsables de muchas de las propiedades del sistema. Altos niveles de interacciones interfaciales entre las fibras y las matrices de polímeros se consideran críticos para una transferencia eficiente de esfuerzos y, consecuentemente, propiedades mecánicas elevadas. Se han estudiado y utilizado muchos tratamientos para mejorar la adhesión entre los componentes de los compuestos de polímeros, incluyendo el uso de agentes de acoplamiento de silano, injertos de polímeros y tratamientos de plasma. Estos tratamientos a menudo tienen éxito en mejorar la adhesión entre las fibras y las matrices de polímeros, pero rara vez proporcionan otras funcionalidades a la interfaz de los compuestos de polímeros.

Los polímeros reforzados con fibra de vidrio se han utilizado ampliamente como materiales para reducción de peso en muchas aplicaciones de ingeniería debido a su alta resistencia y rigidez específica. Las fibras de vidrio (GFs) han desarrollado un papel importante como refuerzo en componentes fabricados por diversos sectores industriales. Sus altas propiedades mecánicas asociadas con buena resistencia al calor y bajo costo han atraído la atención hacia las fibras de vidrio.