DESARROLLO DE RESINAS EPOXI TERMORREVERSIBLES A TRAVÉS DE ENLACES DIELS-ALDER Y ENLACES DISULFURO DOPADAS CON NANOTUBOS DE CARBONO

Abstract

La búsqueda de innovación en el uso de materiales desde el siglo XX ha hecho que los polímeros, especialmente en el caso de los termoestables, hayan sido utilizados por una gran variedad de industrias como herramienta de mejora en los procesos y sustitución de los materiales tradicionales. En el campo de los materiales compuestos de matriz termoestable, debido su baja viscosidad en estado líquido previo al curado, está favorecida la impregnación de refuerzos, haciendo posible la fabricación de materiales con elevadas propiedades específicas para sectores como el transporte o la generación de energía. Sin embargo, la propia naturaleza química de este tipo de polímeros representa un problema técnico para su uso en los diferentes sectores, debido a que su estructura es irreversible una vez curada, impidiendo su reciclaje tras el fin de su vida útil. Esta problemática debe ser solucionada, desde un punto de vista ecológico, puesto que existe una previsión alcista en el uso de materias primas como el petróleo. De este modo, la búsqueda de nuevas técnicas que mejoren la reciclabilidad y disminuyan el uso de recursos fósiles, ha ocasionado la fabricación de resinas termoestables con redes termorreversibles, denominadas vitrímeros. Esta capacidad es adquirida a través de la presencia de enlaces reversibles, como los enlaces de tipo Diels-Alder (DA) o los enlaces disulfuro, dando lugar a materiales termoestables que pueden presentar funcionalidades inteligentes como la auto reparación, monitorización de la salud estructural, conformado, recuperación de forma y soldabilidad. Partiendo de este problema técnico, en el presente Trabajo de Fin de Grado se aborda la síntesis y la caracterización de una formulación epoxi combinando una resina LY 556 con furfurilamina, 2-aminofenil disulfuro y bismaleimida reforzada con distintos contenidos de nanotubos de carbono. El resultado final es la fabricación de cuatro nanocompuestos de resina termorreversible, de los cuales se caracterizan diferentes propiedades, desde la respuesta termo-mecánica y la conductividad eléctrica hasta una serie de funcionalidades como la capacidad de monitorización de salud estructural, el calentamiento resistivo, la reparación de grietas, el conformado en caliente de nuevas geometrías y la capacidad de recuperación de forma o la soldabilidad. En el análisis de las posibles funcionalidades del material, es necesario destacar su elevada capacidad de reconformado térmico tras el curado. Por otro lado, presenta la capacidad de reparación de grietas generadas en su superficie, en la cual se comprueba de forma positiva el cierre de grietas. En última instancia, ha sido capaz de mostrar una soldabilidad aceptable por contacto entre electrodos, alcanzando la unión entre piezas independientes. La caracterización de los materiales desarrollados concluye confirmando que el material con 0,3 % en CNT, es el material que presenta un comportamiento más completo, alcanzando el compromiso entre su comportamiento mecánico y eléctrico (78 MPa de resistencia y factor de galga próximo a 5), especialmente, en todos los ensayos donde interviene su elevada conductividad eléctrica, mostrando el comportamiento más eficiente y la respuesta más homogénea.