Efecto de los nanotubos de carbono sobre las transiciones de fase y el comportamiento termomecánico de nanocomposites con matriz basada en redes de copolímero de policaprolactona

Debido a su destacada morfología y propiedades físicas, los nanotubos de carbono (en adelante CNTs) se han convertido en uno de los agentes más potentes empleados en los campos de materiales avanzados, nanotecnología y biomateriales [1]. En los nanocomposites, la inclusión de CNTs suele reforzar las propiedades eléctricas, mecánicas, reológicas y térmicas de la matriz polimérica, en función de su concentración e interacción con ella [2]. En este trabajo se estudia nuevos nanocomposites, con bajo y medio contenido de CNTs (0,1-1wt.%), en los cuales la matriz es una red de copolímero de un macrómero [3] derivado de ε-caprolactona (mCL) y de un monómero hidrófilo, acrilato de hidroxietilo (HEA). El copolímero puro, P(mCL-co-HEA), es un material bifásico semicristalino, con una temperatura de transición vítrea de la fase amorfa alrededor de -60ºC, y una temperatura de fusión de la fase cristalina alrededor de 40ºC. Los termogramas de la calorimetría diferencial de barrido revelan bien el proceso de cristalización al descender la temperatura desde temperaturas elevadas; al incrementar la temperatura desde valores bajos se observa en primer lugar el proceso de la transición vítrea, que es seguido por una segunda cristalización y, finalmente, por la definitiva fusión de la fase cristalina. Ello hace que este material posea una multiplicidad de transiciones térmicas, que se reflejan en su comportamiento termomecánico. Los termogramas dinámico-mecánicos muestran, tras la caída parcial del módulo correspondiente a la relajación asociada a la transición vítrea de la fase amorfa, un incremento subsiguiente del módulo, que corresponde al proceso de cristalización secundario al calentar, y la caída final de módulo correspondiente a la fusión de la fase cristalina. Este comportamiento complejo es alterado significativamente por la presencia de menor (0,1-0,25wt.%) o mayor (0,5-1wt.%) cantidad de CNTs, en función de la efectividad de su dispersión en la matriz orgánica. Se plantea finalmente un modelo que extrae las funciones calóricas y mecánicas que caracterizan las fases del sistema a partir de los resultados experimentales de la calorimetría y los barridos dinámico-mecánicos, permitiendo una explicación del curso complejo de las transiciones térmicas de este sistema