Analysis of chemical polymerization between functionalized MWCNT and poly(furfuryl alcohol) composite

Análisis de la polimerización química entre MWCNT funcionalizados y compuesto de poli(alcohol furfurílico)

En este estudio se evaluó la interacción química entre nanotubos de carbono funcionalizados con grupos carboxilo (CNT-f) y la posterior adición de alcohol furfurílico (FA) y mezcla con resina de poli(alcohol furfurílico) (PFA). El FA con CNT-f se mezcló en resina PFA para facilitar la interacción química de los CNT. La interacción morfológica y química se estudió mediante microcopias electrónicas de transmisión (MET), análisis FTIR, espectroscopia Raman, viscosimetría y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS). 

Se observó que se produce una interacción química a través de la apertura de la cadena polimérica de hidroxilo con la consiguiente salida de una molécula de agua. Esta interacción resultó evidente a partir de los datos FTIR y XPS de los compuestos de PFA. De este modo, la mezcla de nanotubos de carbono funcionalizados con grupos carboxilo en el AF, antes de añadir este refuerzo en la resina de PFA, puede considerarse un buen procedimiento para obtener una interacción química adecuada entre el CNT y la resina de PFA.

INTRODUCCIÓN

Poly(furfuryl alcohol) (PFA) es una resina termoestable de la clase furano que ha ganado gran importancia principalmente debido a que se obtiene a partir de recursos renovables. En la actualidad, esta resina tiene una amplia gama de aplicaciones como adhesivos, carbono vítreo nanoporoso, nanocompuestos poliméricos, etc. Muchos estudios se han llevado a cabo para desarrollar compuestos de polímero termoplástico y termoestable con nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) como elemento de refuerzo.

Según la literatura, al introducir pequeñas cantidades de nanotubos de carbono (CNT), se pueden mejorar las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas de los materiales compuestos. Sin embargo, generalmente se sabe que los CNT no son compatibles con la mayoría de los disolventes disponibles en el mercado debido a la inertness química. Además, es difícil obtener una solución homogénea, lo que resulta en una capacidad de dispersión deficiente de CNT en resinas poliméricas e interacciones interfaciales débiles dentro de los materiales compuestos.

Las propiedades mecánicas y eléctricas de un compuesto polimérico con refuerzo de CNT dependen de la dispersión y de una buena interacción química entre CNT y la matriz polimérica. La literatura incluye varios mecanismos posibles de polimerización de alcohol furfurílico con diferentes tipos de catalizadores, pero hasta ahora no se comprende la interacción química entre los nanotubos de carbono y PFA.

En este estudio, se presenta la evaluación de la interacción química entre CNT funcionalizados y la resina PFA curada con ácido p-tolueno sulfónico (PTSA).