Nanomateriales híbridos orgánicos/inorgánicos con hidróxidos dobles laminares

Abstract

En los últimos años, los nanocomposites han emergido como un nuevo tipo de materiales, atrayendo un gran interés en su investigación y desarrollo. El término nanocomposite describe un material con dos fases, donde una de ellas está dispersa en la segunda a nivel nanométrico. De todas las posibles nanopartículas utilizadas en la obtención de nanocomposites, los sólidos laminares tipo hidrotalcita han experimentado un gran desarrollo en los últimos años debido a las ventajas que presentan con respecto a las arcillas convencionales.El presente trabajo ha consistido en la síntesis y caracterización tanto química como térmica de diferentes sistemas nanocompuestos basados en hidróxidos dobles laminares y polímeros. Sin embargo, la utilización los compuestos tipo hidrotalcita sin modificar orgánicamente en la obtención de nanocomposites resulta muy complicada, debido principalmente a su pequeño espacio interlaminar, a las fuertes interacciones entre las láminas y a su carácter hidrofílico. Por tanto, es necesaria la incorporación aniones orgánicos en el espacio interlaminar de estos compuestos para evitar estos inconvenientes. En este caso, la incorporación de aniones orgánicos en el espacio interlaminar se llevo a cabo por el método de coprecipitación, seguido de un tratamiento microondas hidrotermal con el fin de optimizar y homogeneizar las propiedades de estos precursores.En cuanto a la síntesis de los sistemas nanocompuestos, se eligieron tres polímeros diferentes, dos termoplásticos (Poliamida 6.6 y Polietilentereftalato) y uno termoestable (Poliéster insaturado), y la síntesis de los mismos se llevo a cabo por el método de polimerización in situ. Este método consiste en la inserción entre las láminas del compuesto tipo hidrotalcita del monómero o de un compuesto orgánico compatible con la matriz polimérica. Después, se prepara una suspensión estable de nanopartículas en una disolución del monómero (utilizando ultrasonidos principalmente), para posteriormente realizar la polimerización. La gran ventaja de este método es que permite el crecimiento de las cadenas del polímero cuando las nanocargas están ya en ese medio, por lo que en principio es una excelente vía para alcanzar una buena dispersión.Por último, se estudio la estructura de los nanocomposites obtenidos así como alguna de sus propiedades, fundamentalmente térmicas, aunque en el caso del poliéster insaturado también se estudiaron sus propiedades mecánicas y de resistencia al fuego.

In last years, the nanocomposites have emerged as a new type of materials, attracting a great interest in their research and development. The term nanocomposite describes a material with two phases, where one of them is dispersed in the second one to nanometric level. Among all used nanoparticles in the reparation of nanocomposites, the hydrotalcite-type layered materials have experienced a great development in last years mainly due to the several advantages that these sort of compounds exhibit in comparison with the conventional clays. In the present work several layered double hydroxide/polymer nanocomposites have been synthesized and their chemical and thermal properties studied. However, for the synthesis of polymer nanocomposites, pristine LDH is not suitable because of its strong interlayer electrostatic interaction, small inter gallery distance and hydrophilic nature. Therefore, the insertion of anionic organic species with a long hydrophobic tail is necessary. In this case, the organo-LDH was obtained by co-precipitation method, and in order to optimise size, to improve the homogeneity and to obtain well crystallised solids the microwave-hydrothermal treatment was used.In this work, several nanocomposites systems were obtained based in three different polymers: polyamide 6.6 (PA6.6), polyethyleneterephthalate and unsaturated polyester. All nanocomposites were obtained by the in situ polymerization method. This method relies on the swelling of the LDH by the monomer or other organic anion, followed by in situ polymerization initiated thermally or by addition of suitable compound (catalyst). This method involves the in situ polymerisation of the monomers once the nanocharges are wholly balanced, allowing a good dispersion of the layers within the polymeric matrix.To complete the study, the structure and some of the mechanical and thermal properties of these nanocomposites were evaluated.