Informe de investigador

Informe científico de investigador: Tognana, Sebastián Alberto (2014)

Resumen

En el período 2014 se realizaron tareas de investigación tendientes a avanzar en el conocimiento de la microestructura y morfología de materiales poliméricos formados por más de un componente. En ese sentido se mantuvieron dos líneas de investigación, por un lado se estudió la influencia de partículas de cobre de tamaño del orden de 80 micrómetros sobre la matriz epoxi en compuestos. El epoxi utilizado fue diglicedil eter de bisphenol A (DGEBA) curado con un endurecedor anhídrido y catalizado con una amina terciaria. Este tipo de compuestos ha sido estudiado desde hace un tiempo y se ha observado una fuerte influencia sobre el curado de la resina por parte del cobre. En ese sentido, la aplicación de espectroscopía micro-Raman esperaba poder observar diferencias entre muestras curadas usando un catalizador o muestras curadas sin catalizador. Los espectros Raman fueron obtenidos a diferentes distancias de una partícula de cobre y se analizaron teniendo en cuenta la contribución de grupos epoxi y grupos ester. Sin embargo no se observaron diferencias entre los distintos tipos de curado (ver trabajo 1 en inciso 7.1). En ese sentido, posteriormente se atacó nuevamente el problema ahora desde el punto de vista mecánico, realizándose mediciones de nanoindentación instrumentada en ambos tipos de compuestos: catalizado y no catalizado. Los resultados obtenidos, aunque aún en etapa de análisis, muestran que existen diferencias entre ambos tipos de muestra. Estas diferencias fueron corroboradas también mediante la medición del módulo elástico macroscópico usando la técnica de excitación por impulso. Asimismo se analizaron resultados calorimétricos de la reacción de curado en epoxis con distinto contenido de acelerante y con carga de aluminio, los cuales permitieron analizar en parte la cinética de curado en tales materiales (ver trabjo 3 en inciso 7.1) Otras tareas de investigación desarrolladas en el período informado fue el estudio de mezclas de poli-3-hidroxibutirato (PHB), un polímero biodegradable proveniente de la biomasa con DGEBA. El estudio de estas mezclas se realiza con el fin de contar con información para luego realizar mezclas de PHB con epoxi curado, y por otro lado, desde un punto de vista académico, ya que el PHB es un polímero modelo en el sentido de su complejidad y riqueza en los procesos relacionados con la cristalización. La adición al mismo de un segundo componente de bajo peso molecular como el DGEBA representa una situación intermedia entre mezclas polímero-polímero y mezclas polímero-solvente. Sobre la base de estudios previos realizados sobre miscibilidad en este período se analizaron resultados SAXS colectados a distintas temperaturas en PHB y mezclas PHB/DGEBA en distintas proporciones. A partir de los resultados SAXS se determinaron las dimensiones de la componente cristalina y la componente amorfa en una lamela ideal, analizando los datos conjuntamente con resultados de calorimetría. Se concluyó que existe para ciertas temperaturas, co-existencia de estructuras lamelares: lamelas originales y lamelas formadas luego de una fusión parcial y una re-cristalización. Estas segundas estructuras tienen una dimensión mayor a las lamelas originales y por eso existe una superposición de picos en los espectros SAXS. Se concluyó que la re-cristalización es más importante en muestras con mayor contenido de DGEBA, lo cual se atribuye a que para contenidos mayores a 30% de DGEBA en peso existe una segregación interfibrilar o interesferulítica a diferencia de contenidos menores en los cuales la segregación es interlamelar. Estos resultados se plasmaron en una publicación (ver trabajo 2 en 7.1), y posteriormente se avanzó sobre la cuestión analizando resultados SAXS en muestras PHB y PHB/DGEBA cristalizadas a distintas temperaturas. En ese sentido se observó que en un posterior calentamiento existen diferencias dependiendo si durante la formación de los cristales la interfase amorfo circundante al cristal tiene movilidad o no. Esta interfase se forma entre la región amorfa y la región cristalina durante la cristalización. Por otro lado, durante el período 2014 se realizaron tareas referentes al mejoramiento de la capacidad de trabajo del grupo donde se realizó la investigación. En particular, gracias a la adjudicación de un subsidio otorgado por la Agencia Nacional de Promoción de Científica y Tecnológica PICT Tipo B Jóvenes 0686-2013 se realizaron compras de equipamiento: bomba de vacío para la fabricación de muestras, cámara CCD para adaptar a microscopía y controlador de temperatura, entre otros. Como actividad secundaria cabe mencionar que el autor participa en el comité organizador del 5to Encuentro de Jóvenes Investigadores en Ciencia y Tecnología de Materiales, JIM 2015 que se desarrollará en Tandil en octubre de 2015.

Palabras clave
materiales poliméricos
epoxi
PHB
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