Nanocompuestos conductores basados en nanotubos de carbono y poliamidas: estudio de sus propiedades eléctricas, reológicas y su morfología

Abstract

[Resumen] El trabajo de esta tesis tiene como objetivo el diseño y posterior caracterización de nuevos materiales compuestos poliméricos conductores utilizando mezclas de diferentes poliamidas como matriz y nanotubos de carbono de pared múltiple como nanorelleno conductor. Se han utilizado dos mezclas distintas de poliamidas (PA), una de ellas parcialmente miscible y la otra inmiscible para estudiar la influencia de esta variable en las propiedades eléctricas de los compuestos obtenidos. Durante el desarrollo de la tesis se hizo especial hincapié en evaluar las relaciones entre procesado, morfología y propiedades macroscópicas de los diferentes nanocomposites, buscando siempre maximizar las propiedades obtenidas con la menor cantidad de nanotubos de carbono. Dado que el estado de dispersión de los nanotubos influye directamente en las propiedades de la red conductora formada y, por tanto, en las propiedades macroscópicas finales, se estudió cualitativa y cuantitativamente, este aspecto en función del tipo de poliamida, proporción y grado de miscibilidad entre las poliamidas utilizadas como matriz y tipo de predispersión usada para preparar los compuestos poliméricos conductores. Utilizando una mezcla inmiscible de poliamidas, se obtuvo una morfología con una red conductora segregada que permite optimizar las propiedades eléctricas de los nanocompuestos.

[Resumo] O traballo de tese tivo como obxetivo o deseño e caracterización de novos materiais compostos poliméricos condutores empregando mixturas de diferentes poliamidas como matriz e nanotubos de carbono de parede múltiple como nanorecheo condutor. Empregáronse duas mixturas distintas de poliamidas (PA), unha delas parcialmente miscible e a outra inmiscible, para estudar a influenza desta variable nas propiedades eléctricas dos compostos obtidos. Durante o desenvolvemento da tese fíxose especial enfase en avaliar as relacións entre procesado, morfoloxía e propiedades macroscópicas dos diferentes nanocompostos, buscando sempre maximizar as propiedades obtidas coa menor cantidade de nanotubos de carbono. Dado que o estado de dispersión dos nanotubos inflúe directamente nas propiedades da rede condutora formada, e por tanto, nas propiedades macroscópicas finais, estudouse cualitativa e cuantitativamente, este aspecto en función do tipo de poliamida, proporción e grao de miscibilidade entre as poliamidas usadas como matriz, e tipo de predispersión usada para preparar os compostos poliméricos condutores. Coa mixtura inmiscible de poliamidas, optimizáronse as propiedades eléctricas do nanocomposto debido á formación dunha rede condutora segregada.

[Abstract] The main target of this Doctoral thesis was the design and characterization of new conductive polymer composites using blends of different polyamides, as matrix, and multiple wall carbon nanotubes, as conducting nanofillers. In order to analyse the influence of polyamide miscibility on the electrical properties of nanocomposites, two different blends were selected: a partially miscible polyamide blend and an immiscible polyamide blend. During the development of this work, particular emphasis has been placed on assessing the relationships between processing, morphology and macroscopic properties of the different nanocomposites. The ultimate purpose was to maximize the properties achieved with the minimum amount of carbon nanotubes. As the dispersion state of carbon nanotubes directly influences the properties of the conductive network and, therefore, the final macroscopic properties, this aspect was studied from a qualitative and quantitative point of view. The effects of the type of polyamide, polyamide ratio, degree of miscibility between polyamides selected as matrix and type of predispersion, used to prepare the conductive polymer composites, were evaluated. Using an immiscible polyamide blend, a segregated conductive network was obtained. This structure allowed the optimization of the nanocomposites electrical properties.