Estudios de propiedades de nanocompuestos a partir de magnetita soportada en grafeno oxidado termicamente reducido en matrices de polipropileno y ácido poliláctico

Abstract

Se sintetizaron nanopartículas de magnetita depositados en óxido de grafeno térmicamente reducidos a 600 y 1000°C en dos concentraciones de hierro en razones FeCl3 ⁄ TrGO de 2,5:1 y 9,6:1, por medio de un proceso de coprecipitación. Estos fueron empleados para la preparación de nanocompuestos de Polipropileno (PP) y Ácido Poliláctico (PLA) mediante el mezclado en estado fundido y se estudiaron sus propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas. Las nanopartículas fueron caracterizadas por medio de Difracción de Rayos X, Espectroscopia Raman, Análisis Elemental, Análisis de Superficie BET y Microscopia electrónica de barrido SEM. Se comprobó que, TrGO_600 presenta una mayor cantidad de grupos funcionales que el TrGO_1000, lo que favoreció la nucleación de magnetita en su superficie. Los nanomateriales con alto contenido de hierro presentan mayor susceptibilidad magnética que las de bajo contenido, debido al aumento de núcleos de magnetita. Los nanocompuestos que presentaron un aumento en su módulo de Young fueron PLA con 5% en peso de TrGO1000 Fe3O4 (2,5:1), obteniendo un aumento del 11% y PP con 7% en peso de TrGO1000 Fe3O4 (9,6:1), con un aumento del 20%. Con respecto a las propiedades conductoras, el PP con 5% en peso de TrGO1000 Fe3O4 (9.6:1) presentó una conductividad de 3,4x10^(-7) [1⁄(Ohm*cm)] y PLA con 5% en peso de TrGO600 Fe3O4 (2,5:1) con una conductividad de 6,7x10^(-7) [1⁄(Ohm*cm)]. Esto se debe a que la afinidad de estas nanopartículas con las matrices poliméricas, permitiendo obtener una dispersión homogénea. Los nanocompuestos que presentaron una alta susceptibilidad magnética fueron PLA con 7% en peso de TrGO1000 Fe3O4 (2,5:1) y PP con 7% en peso de TrGO600 Fe3O4 (2,5:1), obteniendo una Ms de 3,2 [emu ⁄ g] en ambos nanocompuestos. los nanocompuestos que utilizaron como relleno la nanopartícula de TrGO1000 Fe3O4 (9,6:1) al 7% en peso, alcanzaron una Ms de 4,7 [emu ⁄ g] para PP y 4,8 [emu ⁄ g] para PLA. El aumento de aglomeraciones de nanopartículas, favorecen las propiedades magnéticas de los nanocompuestos. Los resultados de la tesis muestran que las propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas de los nanocompuestos no solo dependen de las interacciones entre nanopartícula-polímero y nanopartícula-nanopartícula, sino que también la cantidad de relleno de la nanopartícula que se utiliza en cada matriz polimérica.