ANNUAL REPORT 2011 - Instituto de Estructura de la Materia

o Análisis mecánico en tracción: módulo elástico.o Análisis mediante fraccionamiento por temperatura de cristalización.o Microscopía electrónica de barrido y transmisión (STEM) y de fuerzas atómicas (AFM).o Cromatografía de permeabilidad en gel (GPC) y tetradetección.o Dispersión dinámica de luz laser (DLS).o Litografía de nanoimpresión (NIL).o Espectroscopía de correlación de rayos X (XPCS).LABOR INVESTIGADORA:Grupo de PROPIEDADES FÍSICAS Y NANOESTRUCTURA DE POLÍMEROSINFLUENCIA DE ADITIVOS EN LA NANOESTRUCTURA DE PVC REFORZADO CON BENTONITALa nanoestructura de policloruro de vinilideno (PVC) reforzado con un 5% de bentonita ha sido investigadamediante difracción de rayos-X a ángulos altos y correlacionada con las propiedades mecánicas determinadasmediante experimentos de tensión uniaxial. Los resultados sugieren que el tipo de aditivo que se incluye en elnanocompuesto (un aditivo ignífugo o un pigmento dispersante) determina la morfología, nanoestructura ypropiedades mecánicas del sistema. Se ha observado que el aditivo ignífugo favorece la intercalación de moléculaspoliméricas entre las láminas de nanoarcilla y reduce la rugosidad de la película de nanocompuesto. En este caso, lasláminas de bentonita se encuentran orientadas con sus planos paralelos a la superficie de las películas y estaorientación se mantiene durante el proceso de deformación uniaxial. Para este material, el módulo de Young y latensión de fluencia aumentan respecto al PVC de control, mientras que la resistencia a la fractura disminuye sóloligeramente. Por otra parte, el pigmento dispersante favorece la exfoliación de la bentonita. Las propiedadesmecánicas del nanocompuesto con arcilla exfoliada no muestran una mejora respecto a la matriz, en particular, laresistencia a la fractura es mucho menor.Para este caso se sugiere que durante el proceso de deformación, la tensiónse concentra en las láminas de arcilla y da lugar a una pérdida de adhesión entre la matriz y el refuerzo.PROCESOS DE RECRISTALIZACIÓN EN PET: RELAJACIÓNMOLECULAR Y EVOLUCIÓNESTRUCTURALSe ha empleado técnicas de espectroscopía dinamo-mecánica (DMA) e indentación para estudiar los cambiosinducidos en las regiones amorfas de politereftalato de etileno (PET) como consecuencia de procesos de recristalización.Dichos procesos se desarrollan a partir de la aplicación de tratamientos térmicos a 115 ºC y 125 ºC enmuestras previamente cristalizadas a 100 ºC. Mediante estas técnicas se ha podido observar un aumento en la rigidezde las regiones amorfas confinadas por los cristales. Medidas de microdureza a temperatura ambiente sugieren quela dureza de las regiones amorfas aumenta cuando el material es sometido a un tratamiento de recristalización. Elanálisis de los espectros de DMA a una temperatura dada en un intervalo de frecuencias de 10 -3 - 60 Hz indican laaparición de dos contribuciones que podrían ser análogas a las encontradas mediante espectroscopía dieléctrica eneste mismo sistema. La contribución a mayor frecuencia podría atribuirse a relajaciones segmentales en regionesamorfas con menor grado de confinamiento. El modo asociado a una relajación más lenta estaría asociado a regionesamorfas con una dinámica conformacional fuertemente restringida por los cristales. Se ha observado que el procesode recristalización produce un aumento de la amplitud del proceso de bajas frecuencias. Se ha empleado un modelode relajación para estimar el tamaño de las regiones estáticas de reajuste cooperativo y se ha encontrado que estetamaño es mayor para las regiones asociadas al proceso de bajas frecuencias. Además, el mismo modelo sugiereque el tamaño de las regiones de reajuste aumenta con la recristalización.DUREZASe ha realizado una actualización del capítulo “Hardness”, anteriormente publicado en la “Encyclopedia of PolymerScience and Technology”, en el año 2003. El artículo incluye una parte técnica correspondiente a los principiosbásicos de las medidas de dureza así como una descripción de los métodos que se emplean comúnmente en ladeterminación de la dureza, con especial énfasis en el empleo de la instrumentación asistida de nueva generación. Elartículo contiene, además, una recopilación de los últimos avances en la aplicación de técnicas de indentación alestudio de materiales poliméricos y ofrece una revisión sintética de las correlaciones entre los mecanismos dedeformación local y las entidades nanoestructurales básicas en materiales poliméricos.Desde el punto de vista experimental se ha obtenido, mediante “spin-coating”, una serie de películas delgadas depolímeros amorfos con distintos espesores hasta unos pocos nanómetros. Se intenta desarrollar un método para ladeterminación precisa del espesor a partir de medidas de nanodureza, y poder correlacionar estos valores con laspropiedades viscoelásticas de los materiales.40