Desarrollo de un nuevo material compuesto formado a partir de polímeros orgánicos y grafeno oxidado reducido electroquímicamente como retardante a la flama

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se desarrolló una matriz polimérica compuesta de ácido poli-láctico (PLA® comercial marca Natureworks, Ingeo 3001D) y lignina (extraída a partir de bagazo de caña), a la cual se le incorporó óxido de grafeno reducido electroquímicamente, para retrasar el proceso de combustión y evitar la propagación de la flama, generando un mecanismo de protección pasiva contra incendios en sinergia con las propiedades de barrera de materiales basados en grafeno. El material se caracterizó por técnicas espectroscópicas (FTIR, Raman), estructurales (DRX), morfológicas (SEM), composicionales (EDS), mecánicas (ensayos de tracción y dureza), térmicas (TGA, DSC) y de flamabilidad (conocalorimetría). Se determinaron las propiedades de retardancia a la flama mediante conocalorimetría, así como el comportamiento de degradación térmica del material valiéndose del análisis termogravimétrico. Conforme a los resultados de pruebas mecánicas y morfológicas, se plantearon distintas aplicaciones, entre las que destacan recubrimientos para materiales con menor resistencia a la flama. Como productos de investigación principales, se realizó una estancia de investigación en el Centro de Investigación en Química Aplicada, en Saltillo, Coahuila, así como la participación en el 11vo Congreso Internacional de la Academia Mexicana Multidisciplinaria A.C. y una publicación en las memorias del mismo. ABSTRACT: In this work, a poly-lactic acid (commercial PLA®, Natureworks, Ingeo 3001D) and lignin (obtained from sugar cane bagasse) polymeric matrix was developed, incorporating electrochemical reduced graphene oxide, to delay the combustion process and avoid the flame propagation, generating a protective passive mechanism against fires, in synergy with barrier properties of graphene-based materials. The material was characterized by spectroscopy (FTIR, Raman), structural (XRD), morphologic (SEM), compositional (EDS), mechanical (tensile and hardness tests), thermal (TGA, DSC) and flammability (cone calorimetry) techniques. Flame-retardant properties were determined by cone calorimetry, as well as thermal degradation process through the thermogravimetric analysis. According to mechanical and morphological results, different applications were proposed, where less flame-retardant resistance materials coating stood out. As main investigation products, a research stay at “Centro de Investigación en Química Aplicada, Saltillo, Coahuila”, and participation on “11vo Congreso Internacional de la Academia Mexicana Multidisciplinaria A.C. and a publication in the memoirs of it were achieved.