DESARROLLO DE RESINAS TERMORREVERSIBLES INTELIGENTES

Abstract

Desde principios del siglo XX, los termoestables se han convertido en materiales a tener en cuenta en la industria debido a sus notables propiedades mecánicas, además de la ligereza y resistencia química, permitiendo su aplicación en diversas áreas. Asimismo, su baja viscosidad antes del curado facilita la creación de compuestos reforzados con fibra. No obstante, dichas propiedades en su vida en servicio son consecuencia de la estructura covalente y el alto entrecruzamiento que presenta el material, lo que imposibilita su reciclaje y plantea un escenario desafiante en cuanto a la gestión de residuos, así como requerir una periódica sustitución por desgaste o rotura.

Por estos motivos, en el presente Trabajo de Fin de Grado se aborda la fabricación de una serie de resinas epoxi con enlaces dinámicos de tipo Diels-Alder, así como también con enlaces disulfuro, para dotar al material de una red termoestable reversible que permita su reciclado tras su vida útil. Concretamente, se propone la elaboración de nanocompuestos dopados con nanotubos de carbono para crear materiales conductores que puedan calentarse por efecto Joule, permitiendo la recombinación de enlaces mediante aplicación de estímulos eléctricos, algo no logrado hasta la fecha de una forma verdaderamente eficaz. El objetivo principal del trabajo de fin de grado radica en estudiar la viabilidad de fabricar nanocompuestos con diferentes contenidos porcentuales en enlaces dinámicos de tipo Diels-Alder, así como enlaces disulfuro, con el fin de realizar una comparativa entre ellos y con las propiedades obtenibles con un nanocompuesto de resina convencional no reversible. En el proceso se ha sometido las muestras a diversas pruebas para evaluar sus propiedades mecánicas y eléctricas según el contenido en enlaces dinámicos y nanorrefuerzos con el fin de evaluar los posibles contenidos óptimos y estudiar su posible utilidad en futuras aplicaciones.

Los resultados obtenidos son dispares, pero en algunos materiales concretos el compendio de propiedades es prometedor. A este respecto, cabe destacar los nanocompuestos con contenidos mixtos de enlace Diels-Alder y disulfuro dopados con un 0,3 % en peso de nanotubos de carbono: además de tener una estructura plenamente reversible presenta altas propiedades mecánicas (resistencia a flexión superior a 200 MPa), temperaturas de transición vítrea razonablemente elevadas, en el entorno de los 100 ºC, y una conductividad eléctrica equiparable a las de un nanocompuesto epoxi convencional con el mismo contenido en nanotubos de carbono (0,1 S/m). Desde una perspectiva económica, el coste de estos nanocompuestos reversibles es elevado (superior al doble de uno convencional), si bien el método de fabricación propuesto consigue una notable simplificación que los acerca en competitividad, al reducirse el contenido en nanotubos necesario y prescindirse de metodologías complejas con uso de disolventes o mezclas de alta viscosidad, lo cual supone un destacable avance frente a los desarrollos previos.