Desarrollo de nanocompósitos a base de polipropileno y óxido de grafito reducido térmicamente y determinación de sus propiedades mecánicas y de barrera

Abstract

Se realizó la oxidación del grafito usando el método reportado por Hummers y Offeman. Este método permite incorporar diferentes grupos funcionales oxigenados al grafito. Posteriormente, se realizó la reducción térmica del óxido de grafito a dos temperaturas diferentes, 600ºC o 800ºC, obteniendo de esta forma las nanoláminas de óxido de grafeno reducido térmicamente (TrGO600) y (TrGO800). La reducción térmica del óxido de grafito a temperaturas elevadas permite eliminar de forma parcial los grupos funcionales oxigenados logrando una exfoliación de las nanoláminas de grafito. Una vez obtenidas estas nanoláminas fueron agregadas al polipropileno (PP) en fase fundida para obtener nanocompósitos de PP/TrGO. Las mediciones de permeabilidad al oxígeno y vapor de agua evidenciaron que el nanocompósito PP/TrGO800 posee mejores propiedades de barrera que el nanocompósito PP/TrGO600. En general, como era esperar, la rigidez de los nanocompósitos aumentó al incorporar las nanoláminas de TrGO al polipropileno, observándose para ambos casos un incremento del módulo elástico al aumentar la carga de nanoláminas de TrGO y una disminución del límite de elasticidad y de deformación a la fractura. Estas pruebas evidenciaron que el nanocompósito PP/TrGO800 posee mejores propiedades mecánicas que el nanocompósito PP/TrGO600. Estas diferencias entre PP/TrGO600 y TrGO800 son explicadas mediante las técnicas de microscopía transmisión electrónica (TEM) y difracción de rayos-X (DRX)

The oxidation of the graphite was carried out using the method reported by Hummers and Offeman. This method allows to incorporate different oxygenated functional groups to the graphite. Subsequently, the thermal reduction of the graphite oxide was carried out at two different temperatures, 600°C or 800°C, obtaining thermally reduced graphene oxide (TrGO600) and (TrGO800) nanosheets. The thermal reduction of graphite oxide at elevated temperatures allows partial elimination of the oxygenated functional groups, resulting in an exfoliation of graphite nanosheets. These nanosheets were added to polypropylene (PP) in the molten phase to obtain PP / TrGO nanocomposites. The permeability measurements of the nanocomposites to the oxygen and water vapor indicated that the PP/TrGO800 nanocomposite has better barrier properties than PP/TrGO600 nanocomposite. As expected, the stiffness of the nanocomposites increased when TrGO nanosheets were added to the polypropylene. For both cases, an increase of the elastic modulus was observed by increasing the loading of TrGO nanosheets, while the elasticity limit and the limit of fracture deformation decreased. These tests showed that the PP / TrGO800 nanocomposite has better mechanical properties than the PP / TrGO600 nanocomposite. These differences and similarities between PP/TrGO600 and TrGO800nanocomposites are explained by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques