Desarrollo de nanocompuestos de elastómeros con capacidad autorreparadora

Abstract

[EN] In the current environmental context where polymer waste represents a significant threat, the development of self-healing elastomers that allows us to extend their lifetime with minimum use of additional ingredients, embodies a great scientific and social importance. In this research, formulations of epoxidized natural rubber (ENR) and nanocomposites with thermally reduced graphene oxide (trGO) were developed. In the first stage, six ENR formulations were prepared with 25 % and 50 % content of epoxy units, vulcanized with different proportions of dicumyl peroxide (DCP) (0.6 phr, 1.2 phr, and 1.8 phr). This phase had the objective of optimizing the self-healing capacity of this material to use it as a matrix in the second stage, which consisted of the development of nanocomposites with trGO. It was observed that the self-healing capacity decreases with the increase of the cross-linking density, resulting the ENR 50 with 0.6 phr of DCP the optimized formulation with a healing efficiency of (47 ± 4) %. On the other hand, the incorporation of trGO made it possible to increase the tensile strength of the ENR by 100 % with a repair efficiency of (82 ± 2) % with only 0.5 phr of filler at room temperature. These results suppose a new contribution to the scientific knowledge and to the pursuit of elastomeric materials with self-healing capacity without the need for external stimuli and with improved mechanical properties.

[ES] En el contexto ambiental actual donde los desechos de polímeros se han presentado como una amenaza inminente, el desarrollo de elastómeros autorreparables que nos permita extender su vida útil con un mínimo uso de ingredientes adicionales, es de elevada importancia científica y social. En esta investigación se desarrollaron formulaciones de caucho natural epoxidado (ENR) y nanocompuestos con óxido de grafeno reducido térmicamente (trGO). En una primera etapa, se prepararon seis formulaciones de ENR con 25 % y 50 % de contenido de unidades epoxídicas, vulcanizado con diferentes proporciones de peróxido de dicumilo (DCP) (0,6 ppc, 1,2 ppc y 1,8 ppc). Esta fase tuvo el objetivo de optimizar la capacidad autorreparadora del ENR para utilizarlo como matriz en una segunda etapa, que consistió en el desarrollo de nanocompuestos con trGO. Se observó que la capacidad autorreparadora disminuye con el aumento de la densidad de entrecruzamientos, resultando el ENR 50 con 0,6 ppc de DCP la formulación optimizada con la que se alcanzó una eficiencia de reparación de (47 ± 4) %. Por otra parte, la incorporación del trGO hizo posible incrementar la resistencia a la tracción del ENR hasta en un 100 % con una eficiencia de reparación de (82 ± 2) % con tan solo 0,5 ppc de carga y a temperatura ambiente. Estos resultados suponen un aporte novedoso al conocimiento científico y a la búsqueda de materiales elastoméricos con capacidad autorreparadora sin la necesidad de estímulos externos y con propiedades mecánicas mejoradas.