Síntesis y diseño de nuevos nanorrefuerzos basados en polirrotaxanos y su efecto en una matriz epoxídica

Resumen

Los polirrotaxanos son estructuras supramoleculares que resultan de la combinación de un polímero que actúa como esqueleto y numerosas ciclodextrinas, que vienen a ser anillos enhebrados alrededor de él. Por su elevada relación de aspecto (L/D) y rigidez conformacional, potencialmente pueden ser utilizados como nanorrefuerzo en una matriz polimérica representando una interesante alternativa a los nanotubos de carbono, nanofibras y nanovigas de óxidos metálicos. Para estudiar la validez de los polirrotaxanos como nanorrefuerzo, se ha realizado un estudio sistemático de nanocomposites en función de la naturaleza y composición del polirrotaxano en una matriz epoxídica. Se ha elegido un epoxi tipo diglicidiléter de bisfenol A (DGEBA), y se han utilizado diferentes tipos de polirrotaxanos diseñados y sintetizados en nuestro laboratorio. Variando la naturaleza y el peso molecular del polímero, así como el número de ciclodextrinas por cadena, se ha conseguido un abanico de polirrotaxanos con la posibilidad de adoptar distintas conformaciones, capaces de interaccionar con el medio y auto-asociarse de forma diferente, generando así estructuras únicas. Se comprobó que el papel de refuerzo del polirrotaxano está limitado por su pobre miscibilidad en la resina epoxi, lo que dificulta su dispersabilidad en el sistema epoxídico, y por tanto disminuyó la expectativa de mejora en las propiedades finales. Se optó entonces por dos estrategias (modificación superficial del polirrotaxano y utilización de métodos de mezclado mecánico), para optimizar las interacciones y facilitar la dispersión del polirrotaxano consiguiendo una mejora en el estado de dispersión, sin observar destacadamente una mejora en las propiedades finales. No obstante, se puso en evidencia que uno de los factores determinantes fue la razón de aspecto de los polirrotaxanos. Así cuando el polirrotaxano presentó una elevada razón de aspecto (mayor rigidez conformacional), ejercía un doble efecto en la matriz, ya que mejoró tanto las propiedades mecánicas como la temperatura de transición vítrea (Tg). En cambio, polirrotaxanos con una menor relación de aspecto, presentaban conformaciones más plegadas sobre sí mismas, provocando un efecto antagónico en la matriz, ya que aunque mejoraban las propiedades mecánicas de la matriz epoxi, comprometían drásticamente la Tg. ---------------