Síntesis y caracterización de nanocompósitos basados en elastómeros termoplásticos SEBS y TPU con rellenos de óxido de grafeno reducido térmicamente (TRGO)

Abstract

Los elastómeros termoplásticos son polímeros sintéticos que presentan excelentes propiedades elásticas y pueden ser procesados como termoplásticos convencionales. Entre estos se destacan dos familias: elastómeros termoplásticos en base a estireno y los en base de poliuretanos. Se puede ampliar el rango de aplicación de estos materiales mediante la preparación de nanocompósitos. Para ello, se utiliza nanorellenos que proporcionan mejoras en sus propiedades mecánicas, eléctricas y barrera a gases. Un nanorelleno destacable para la preparación de nanocompósitos es el óxido de grafeno reducido térmicamente (TrGO). Este material presenta una metodología de preparación sencilla y que permite controlar la cantidad de grupos funcionales en su estructura. Dicho control permite favorecer la interacción del nanorelleno con matrices poliméricas de polaridad específica. En este trabajo se obtuvieron dos tipos de nanocompósitos utilizando dos matrices de elastómeros termoplástico ya mencionadas. Estos corresponden a un copolímero de Poliestireno-b-poli(etileno-r-butileno)-b-poliestireno (SEBS) y un poliuretano termoplástico (TPU). Estas matrices se caracterizan por poseer polaridades diferentes entre sí. Los nanorellenos empleados en estos nanocompósitos consistieron en tres tipos de TrGO con distinto contenido de grupos funcionales oxigenados. El contenido de estos grupos se controló mediante las temperaturas de reducción a 600°C, 800°C y 1000°C a partir del óxido de grafeno obtenido según el método modificado de Hummers. La caracterización estructural y composición química de estos TrGO fue realizada por Difracción de Rayos X, Espectroscopia Raman, Área superficial, espectroscopia XPS y Análisis Elemental. Los nanocompósitos SEBS/TrGO y TPU/TrGO fueron preparados por adición de los rellenos a los polímeros mediante un mezclado en estado fundido. El módulo elástico de todos los nanocompósitos aumentó a lo menos en 300% al emplear tanto TrGO600 como TrGO1000, a una concentración del 1% p/p. El umbral de percolación eléctrico de cada nanocompósito fue superado al utilizar un 7% p/p de refuerzo, independientemente del tipo de TrGO usado. Respecto a la permeabilidad frente al oxígeno, esta se redujo hasta 46,10 % al utilizar TrGO1000 al 3 %p/p para TPU/TrGO