Memoria para optar al título de Químico / La variación de la temperatura y tiempo en el proceso de oxidación del grafito influye significativamente en la obtención de un óxido de grafito (GO) altamente funcionalizado. Esta funcionalización permite al GO ser exfoliado mediante expansión térmica para producir óxido de grafito reducido térmicamente (TRGO). La incorporación de TRGO en una matriz de caucho natural (NR), mejora sustancialmente las propiedades mecánicas y eléctricas del NR. En este trabajo se investigó la dependencia del comportamiento mecánico y eléctrico de nanocompósitos de TRGO a base de caucho, con el procesamiento empleado en la elaboración de TRGO, como lo es la variación de parámetros en el proceso de oxidación del grafito mediante el método de Hummers. La preparación de los nanocompósitos contempló la adición de TRGO en una suspensión de látex de NR. Los resultados indican que los nanocompósitos de caucho reforzados con TRGO estándar (sin variación en el método de oxidación) presentan conductividad eléctrica de hasta 10-2 S/m, valor que puede aumentar un 100% con la adición de TRGO elaborado a partir de la exfoliación de un GO sometido a 6 horas de oxidación (TRGO-6h). Igualmente, los nanocompósitos de NR/TRGO-6h presentan mejoras en las propiedades mecánicas en comparación al NR/TRGO-30m (nanocompósito de TRGO estándar), que se reflejan en el aumento de la rigidez y resistencia a la tracción. Para la caracterización de grafito y sus derivados se utilizaron las técnicas de espectroscopía infrarroja FT-IR, microscopía electrónica de barrido acoplada a análisis de espectroscopía de energía dispersiva (SEM-EDS), difracción de rayos X (DRX) y adsorción física de gases. Para el estudio de las propiedades mecánicas y eléctricas de los nanocompósitos de TRGO a base de caucho, se realizaron ensayos de tensión-deformación y análisis de resistencias eléctricas respectivamente / The variation of time and temperature in the graphite oxidation process influence significantly in the obtainment of a highly-functionalized graphite oxide (GO). This functionalization allows GO to be exfoliated through thermal expansion to produce thermally reduced graphite oxide (TRGO). The addition of TRGO to natural rubber (NR) substantially improves the mechanical and electric properties of NR. In this thesis the dependency of the mechanical and electrical behavior of rubber based TRGO nanocomposites with the procedure used for the TRGO preparation was investigated. The nanocomposites preparation considered the TRGO addition to NR latexsuspension. Results indicate that rubber nanocomposites reinforced with TRGO prepared by an standard method (without the variation in the oxidation method reported in the literature) show electric conductivity up to 10-2 S/m, which could increase by 100% with the addition of TRGO obtained from the GO exfoliation subjected to 6 hours of oxidation (TRGO-6h). Likewise, NR/TRGO-6h nanocomposites show improvements in mechanical properties in comparison with NR/TRGO-30m (standard TRGO nanocomposite), which are reflected in the increased stiffness and increased tensile strength. Infrared spectroscopy (FT-IR) technique was used for the characterization of graphite and its derivatives. Scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) and x-ray diffraction (DRX) were also used. Mechanical and electric properties of the rubber based TRGO nanocomposites were studied by tensile mechanical and electrical resistance, respectively / FONDECYT 1131139

El presente trabajo va dirigido a la investigación y desarrollo de las potenciales propiedades que poseen los nanotubos de carbono para modificar las propiedades físicas y mecánicas de una matriz polimérica como el polipropileno. El polipropileno hetrofásico (PPH), es uno de los polímeros más conocido y de bajo costo producidos por la industria petroquímica. Los usos y aplicaciones del PPH son variados debido a su buen balance de propiedades físicas y mecánicas. Sin embargo, su aplicación en campos que exige el uso de materiales de alta resistencia térmica y mecánica es limitada. Las propiedades físicas y mecánicas de PPH pueden ser mejorada mediante la introducción de cargas de tamaño nanométricos como son los nanotubos de carbono multipared. Los nanotubos de carbono son estructuras fibrilales sintéticas más resistentes producidos por el hombre. Poseen características que pueden competir con los metales en cuanto resistencia, durabilidad y conducción eléctrica pero su síntesis aún es costosa. La combinación de polímeros y nanotubos de carbono recibe el nombre de nanocompositos poliméricos que poseen características y una combinación de propiedades de ambos materiales. La distribución de los nanotubos en la matriz polimérica determina sus propiedades térmicas y mecánicas. Un aspecto interesante de los nanocopositos a base de nanotubos de carbono es la baja concentración de los nanotubos necesarios para modificar sustancialmente las propiedades de los polímeros. En esta tesis se ha investigado la modificación de los nanotubos de carbono multipared (MWCNT) mediante reacciones de oxidación y posterior funcionalización con ácido itacónico (AI) y su derivado monometilitaconato (MMI) con el fin de reducir su grado de aglomeración y facilitar su dispersión en la matriz de polipropileno heterofásico (PPH) mediante el método de mezclado en fundido. Los nanotubos modificados mediante su oxidación y posterior funcionalización con AI o MMI se caracterizaron mediante espectroscopia infrarroja (FTIR), ensayos de sedimentación, análisis termogravimétrico (TGA) y microscopia electrónico de transmisión (TEM). Los análisis efectuados por FTIR confirmaron que se logró introducir grupos funcionales carboxilos y mayormente hidroxilos en la superficies de los MWCNT, además de reducir su grado de aglomeración como fue revelado por la microscopia electrónica de transmisión. Los nanocompositos a base de PPH y nanotubos de carbono se prepararon por el método de mezclado en fundido. Las propiedades mecánicas de PPH mejoran al incorporar 0,5% de nanotubos de carbono, especialmente nanotubos funcionalizados con ácido itacónico, donde existe un aumento de hasta 40% del módulo elástico. Todos los nanocompositos mostraron estabilidad térmica mayor que el polipropileno debido a presencia de nanotubos de carbono. Esta mayor estabilidad se atribuyó a la capacidad de los nanotubos de restringir la agitación térmica del polímero como también a la mayor estabilidad y conductividad térmica de los nanotubos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Ingeniero Civil Químico / Nanopartículas esféricas de sílice de 20 y 100 nm de diámetro fueron sintetizadas por el método sol-gel, utilizando tetraetilortosilicato (TEOS) como iniciador, las cuales fueron posteriormente modificadas por reacciones de grafting con clorosilanos y por líquidos iónicos como agentes surfactantes, para ser utilizadas como relleno nanométrico en compósitos de polipropileno (PP). El objetivo principal de este trabajo es estudiar el efecto de la incorporación de nanopartículas de sílice de distintos tamaños, concentraciones y funcionalidad superficial sobre las propiedades mecánicas, térmicas y de barrera al oxígeno y vapor de agua, para ser utilizados en empaque de alimentos. Se encontró que la adición de nanopartículas de sílice aumenta la rigidez del material, a la vez que disminuye su límite elástico y tenacidad. Nanopartículas de menor tamaño tienen un mayor efecto sobre las propiedades del material dada su mayor superficie específica. El módulo elástico del material aumentó hasta en un 80% con la adición de 30 %p/p de nanopartículas de 20 nm, a la vez que la elongación máxima disminuye hasta en un 99%. La modificación superficial de la sílice, tanto por clorosilanos como por líquidos iónicos aumenta considerablemente la tenacidad, aumentando al doble la elongación máxima, posiblemente dada la mayor movilidad de las cadenas poliméricas en la interfase polímero-partícula. En propiedades de barrera se encontró que en general la adición de sílice nanométrica aumenta la permeabilidad al oxígeno y vapor de agua del material, dada la formación de espacios libres en la interfase polímero partícula, los cuales al aglomerarse formando canales preferentes a la permeación. Con ello se logró un aumento en la permeabilidad al hasta 14 veces para el oxígeno y 6 veces para el vapor de agua utilizando nanopartículas de 20 nm, mientras que para nanopartículas de 100 nm se alcanzó un aumento de hasta 6 y 2 veces para el oxígeno y vapor de agua respectivamente, al 30 %p/p de sílice para todos los casos mencionados. La modificación por clorosilanos aumenta el coeficiente de permeabilidad posiblemente debido a la condensación y aglomeración de partículas durante la etapa de modificación. Por otro lado, la modificación por líquidos iónicos aumenta la permeabilidad al vapor de agua debido a la naturaleza higroscópica de estos, aumentando la solubilidad del vapor de agua en el material, y por consecuencia su permeabilidad. Se encontró que las nanopartículas de sílice actúan como sitios de nucleación para la cristalización del polipropileno, afectando la morfología de la matriz, por lo que las propiedades finales no solo dependen de la presencia del relleno, sino también de cambios en la matriz polimérica misma. Finalmente, se encontró que las nanopartículas aumentan la estabilidad térmica del material, aumentando su temperatura de degradación por un mecanismo de absorción de volátiles sobre su superficie. Se estableció que las propiedades finales de un material nanocompuesto dependerán no solo de la morfología del relleno, sino también del tamaño y de la funcionalidad superficial de éstas.

Autorizada por el autor para ser publicada a texto completo a contar de agosto de 2012 / La necesidad de polímeros biocidas ha tomado importancia en el último tiempo dado que con ellos es posible resolver problemas tecnológicos relevantes como las enfermedades asociadas a la higiene, ya sea en contagios intrahospitalarios, o en empaque de alimentos. Actualmente existe una variedad de métodos y materiales para preparar polímeros biocidas, habiendo dos categorías principales, una primera que corresponde a los materiales en que el agente biocida se agrega a la matriz y la segunda, a los materiales en que el biocida es inherente al polímero. Se destaca dentro de la primera categoría los compósitos con nanopartículas metálicas, por ejemplo los de plata, con una efectividad ampliamente comprobada. A pesar que desde hace siglos es conocida la capacidad biocida del cobre, su estudio en nanocompósitos poliméricos no ha sido estudiado en detalle, lo que permitiría preparar polímeros basados en este metal con propiedades bactericidas. El objetivo del trabajo de título es preparar compósitos de polipropileno con nanopartículas de cobre, mediante el método de mezcla en fundido y con porcentajes de carga entre 1 y 20% vol-vol, para estudiar sus propiedades, con énfasis las biocidas. Para este propósito, se probaron tres metodologías: a) medir el efecto del compósito sobre un cultivo diluido en fase lag (~102 [CFU/ml]) en contacto con la superficie del compósito; b) medir el efecto por inmersión en un cultivo concentrado (~107 [CFU/ml]); c) medir el efecto en un cultivo concentrado en fase exponencial (~107 [CFU/ml]) en contacto con la superficie del material; con el tercer método los resultados permitieron cuantificar las principales características biocidas de las nanopartículas de cobre. Se encontró un efecto bactericida importante en las muestras preparadas. En particular, para los compósitos al 1% y 5% (vol-vol), se determinó una eficacia bactericida del 40% y 90% respectivamente, luego de 4hr en contacto. Más interesantes son los resultados para un 9% y 19% (vol-vol), encontrándose un 100% de efectividad luego de 4hr en contacto. Además se caracterizó los compósitos estudiando la cantidad de iones Cu+ que se liberan del material a una solución, resultando que, luego de 3hr es posible encontrar una concentración de 4 [µg/ml] de cobre en solución para 2cm2 de material. También sus propiedades eléctricas fueron analizadas, encontrándose cambios poco significativos en la conductividad (1,3x10-3 – 2,7x10-3[S/m]). Basados en los resultados de este proyecto de tesis, fue posible encontrar una metodología que permitió cuantificar el efecto biocida de un compósito. Finalmente se concluye que, nanopartículas de cobre dentro de una matriz de polipropileno producen un efecto bactericida sobre un cultivo de E. coli, el cual depende fuertemente del porcentaje de relleno. De esta manera, estos nanocompósitos abren nuevas aplicaciones al cobre.

Ingeniero Civil Químico / Los nanocómpositos de polímero/nanotubos de carbono (CNT por sus siglas en inglés) presentan propiedades piezoresistivas, es decir, varían su resistencia eléctrica al ser deformados, por lo que pueden ser utilizados como sensores. Para que un nanocompósito sea conductor, los nanotubos tienen que formar una red interconectada que atraviese el material, fenómeno que se conoce como percolación. La concentración de nanotubos para la cual se forma dicha red, es conocida como la concentración, o punto de percolación. La ocurrencia de percolación depende además de la geometría de los nanotubos, la alineación y la dispersión de estos. En los nanocompósitos conductores, la corriente se transmite a través de los CNT por efecto túnel, el cual depende exponencialmente de la distancia entre los CNT. Al aplicar una deformación, la distancia entre los CNT cambia, y por lo tanto cambia su conductividad. En este trabajo se realizó una simulación computacional que representa el comportamiento de los nanocómpositos de polímero/CNT, considerando distintas concentraciones de nanotubos, con distinta flexibilidad y porcentajes de aglomeración, además de considerar diferentes deformaciones aplicadas al compósito. Para cada caso, se estudió la probabilidad de percolación y resistencia del compósito. La concentración se varió desde un 0.39% a un 3.92% en volumen. La aglomeración se varió entre un 0 y un 100%, considerando así estados dispersos, aglomerados y mixtos. Se consideraron geometrías de nanotubo rígidas y flexibles. Se utilizaron deformaciones de entre un 0 y un 20% Los resultados mostraron la ocurrencia de percolación, acompañada del aumento en la conductividad. Además, al aplicar deformaciones, efectivamente aumenta la resistencia del nanocompósito. Otro resultado importante que la sensibilidad ante deformaciones es mayor en torno al punto de percolación. Todo esto, esta de acuerdo con lo reportado en experimentos y simulaciones anteriores. Se encontró además que en torno a una aglomeración de un 20%, se minimiza la concentración de nanotubos necesaria para que ocurra percolación. Este es el principal resultado de este trabajo, ya que la existencia de una aglomeración óptima ha sido planteada experimentalmente, pero no ha sido reportado en simulaciones anteriores.

Doctor en Química / Esta tesis está enfocada en la obtención de nanocompósitos basados en polipropileno (PP), utilizando nanoláminas de grafito (GNS) y nanopartículas de sílice como carga. Se incorpora GNS a matrices de distintos copolímeros de PP con alfa-olefinas de 6, 8 y 18 átomos de carbono, con el objetivo de lograr un comportamiento mecánico mejorado y además otorgar a los nanocompósitos las propiedades intrínsecas de GNS, como son la estabilidad térmica y conductividad eléctrica. Por otro lado, se utilizan nanopartículas de sílice mesoporosa como soporte del sistema catalítico de polimerización de propileno, con la finalidad de obtener nanocompósitos PP/sílice. La primera etapa consiste en el estudio de las reacciones de copolimerización utilizando el sistema catalítico metalocénico (Me2Si(Ind)2ZrCl2/MAO), donde se logra controlar la incorporación de los comonómeros y el peso molecular de los copolímeros. Posteriormente, se lleva a cabo la preparación de los nanocompósitos basados en estos copolímeros, adicionando GNS vía polimerización in situ. Los materiales obtenidos se caracterizan para estudiar la influencia de la carga y su concentración, principalmente sobre las propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas. Se observan cambios significativos en la temperatura de cristalización y aumentos de la estabilidad térmica en todos los materiales. Con respecto al comportamiento mecánico, los copolímeros de PP y 1-octadeceno, presentan mayores elongaciones a la ruptura que el resto de las matrices, permitiendo aumentar la concentración de carga adicionada, sin influir significativamente en su elasticidad. La conductividad eléctrica de los nanocompósitos alcanza valores que permite clasificarlos como materiales semiconductores. Además se prepara y caracteriza nanocompósitos con GNS vía mezcla en estado fundido, utilizando los copolímeros anteriormente sintetizados. Se estudia la influencia de diferentes tratamientos térmicos, específicamente, la velocidad de enfriamiento en la preparación de películas a partir del polímero fundido, lo que influye de manera importante en la cristalinidad y comportamiento mecánico de estos materiales. Con respecto a la utilización de sílice como carga, se estudia una nanopartícula del tipo mesoporosa (MCM-41). La metodología empleada para obtener los nanocompósitos es la catálisis heterogénea, ya que MCM-41 posee las características necesarias para ser utilizada como soporte de los catalizadores metalocenos. Así, la sílice actúa como soporte y carga simultáneamente, quedando dispersa en la matriz de PP. Se realiza un estudio de las metodologías de impregnación del catalizador metalocénico sobre las nanopartículas y la posterior polimerización de propileno. La optimización de diferentes parámetros durante la preparación del sistema heterogéneo, permite lograr una actividad catalítica adecuada para la obtención de nanocompósitos de PP/sílice, con diferentes concentraciones de carga, para finalmente evaluar el efecto que causan estas nanopartículas sobre las propiedades de esta matriz polimérica / This thesis is focused on the production of nanocomposites based on polypropylene (PP) using graphite nanosheets (GNS) and silica nanoparticles as fillers. GNS is incorporated in different PP copolymers with alpha-olefins of 6, 8 and 18 carbon atoms, in order to achieve an improved mechanical behavior and nanocomposites with intrinsic properties coming from GNS, such as thermal stability and electrical conductivity. Furthermore, mesoporous silica nanoparticles are used as support for catalyst and filler, for propylene polymerization, in order to obtain PP / silica nanocomposites. The first stage involves the study of the copolymerization reactions using the metallocene catalyst system (Me2Si(Ind)2ZrCl2/MAO), which is able to control the incorporation of comonomers as well as the molecular weight of the copolymers. Subsequently the preparation of nanocomposites based on these copolymers is performed, adding GNS via in situ polymerization. The materials obtained are characterized to study the influence of the filler concentration mainly on the thermal, mechanical and electrical properties of nanocomposites. Significant changes were observed in the crystallization temperature and the thermal stability of all materials. With respect to the mechanical performance, copolymers of PP and 1-octadecene exhibit higher elongation at break than other copolymers, even at high filler concentration without significantly change of elasticity. The electrical conductivity of the nanocomposite reached values corresponding to semiconductor materials. Furthermore, nanocomposites with GNS were prepared via melt blending and characterized using the above synthesized copolymers. The influence of different thermal treatments, specifically, the cooling rate on the preparation of films from molten polymer was studied, where a significant influence on the crystallinity and mechanical behavior of these materials was observed. With respect to the use of silica as filler, a mesoporous type nanoparticle (MCM-41) is studied. The methodology used for obtaining nanocomposites is heterogeneous catalysis since MCM-41 has the necessary characteristics to be used as support for metallocene catalysts. Thus, the silica acts as a support and simultaneously as filler, being dispersed in the PP matrix. A study of methods of impregnating the metallocene catalyst on the nanoparticles and the subsequent polymerization of propylene is performed. The optimization of different parameters during the preparation of heterogeneous system, can achieve adequate catalytic activity for the production of PP / silica nanocomposites with different filler concentrations, to finally evaluate the effect caused by these nanoparticles on the properties of the polymer matrix

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de compuestos poliméricos de polipropileno (PP) con nanoestructuras de carbono, mediante mezclado en fundido. El interés principal radica en el desarrollo de materiales multifuncionales que presenten conductividad eléctrica, estabilidad térmica y elevadas propiedades mecánicas, para igualar o superar las propiedades de los nanocompuestos de PP con nanotubos de carbono (CNT), bajo las mismas condiciones de procesamiento, y de este modo poder obtener materiales económicamente más competitivos. Por tal razón, el objetivo de la tesis es analizar el efecto del tipo de estructura de carbono (CNT, grafito (G) y óxido de grafeno térmicamente reducido (TrGO)) sobre las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de nanocompuestos de PP. Además, se estudia el efecto de un tratamiento térmico de recocido y de adicionar una segunda nanopartícula, sobre el desempeño de los nanocompuestos. Los resultados indican que la conductividad eléctrica depende fuertemente del tipo de relleno utilizado, lográndose obtener valores de conductividad eléctrica del orden de 10-3 S/m a concentraciones de sólo 2 y 4% en vol. de CNT o TrGO, respectivamente, mientras que en compuestos de PP con G, una conductividad similar se logra con concentraciones de 20% en vol. Del mismo modo, la estabilidad térmica de los nanocompuestos (a bajas concentraciones) es por lo menos 50 ºC superior que los microcompuestos con G. El módulo de Young de los compuestos bajo tracción se incrementó sustancialmente en relación al PP, para todas las partículas a base de carbono, mientras que la ductilidad disminuyó. Los resultados reológicos bajo condiciones de corte oscilatorio en estado fundido, mostraron que los materiales experimentan una transición de líquido a sólido en una concentración umbral que depende fuertemente del tipo de relleno usado, por ejemplo: 5% en vol. de CNT, 4% en vol. para TrGO, y 20% en vol. para G. Mediante un tratamiento térmico de recocido a los compuestos en estado fundido, la conductividad eléctrica se puede incrementar varios órdenes de magnitud, aunque depende del tipo de relleno y su concentración. Sin embargo, la estabilidad de los compuestos térmica no se ve afectada por el recocido. La conductividad eléctrica, estabilidad térmica y viscosidad de los compuestos de PP/TrGO puede incrementarse por la adición de CNT, obteniendo materiales híbridos con bajas concentraciones de CNT (que no superan el 1.5% en vol.), los cuales poseen propiedades superiores a las mezclas binarias, lo que se traduce en un ahorro económico significativo y facilidad en el procesamiento de este tipo de compuestos. Se estableció que las propiedades finales de un material nanocompuesto dependerán no sólo de la morfología del relleno, sino también del tamaño y el estado de dispersión dentro de la matriz.

Memoria para optar al título de Químico / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas / El objetivo de este estudio ha sido evaluar la evolución de las propiedades mecánicas y morfológicas de nanocompósitos a base de mezclas de polipropileno (PP) y un elastómero termoplástico, el copolímero estadístico de etileno-propileno (EPR), con nanopartículas provenientes de la modificación de tres diferentes arcillas naturales del tipo filosilicatos 2:1 de estructuras laminares. Los nanocompósitos se prepararon utilizando PP funcionalizado como EPR funcionalizado con ácido itacónico como compatibilizantes de las mezclas. Los compatibilizantes se prepararon mediante la copolimerización por injerto de ácido itacónico en estado fundido a 190 ºC usando peróxidos orgánicos como iniciador radical y antioxidantes apropiados en un mezclador discontinuo de tipo Brabender-Plasticorder. La incorporación del ácido itaconico a estos polímeros les proporcionan carácter polar. Los polímeros funcionalizados se caracterizaron mediante espectroscopia infrarroja para determinar la existencia y el porcentaje de injerto. Arcillas naturales como la montmorillonita, saponita y hectorita fueron modificadas orgánicamente mediante reacciones de intercambio catiónico y de intercalación usando cloruro de octadecilamina con el fin de modificar la superficie de dichas arcillas y aumentar la distancia interlaminar. Se utilizó la difracción de rayos- X para determinar la distancias interlaminares de las arcillas antes y después de su modificación con octadecilamina.

Memoria para optar al título de Químico / El uso de agentes de refuerzo en caucho natural permite la obtención de materiales compuestos (compósitos) con características y propiedades mejoradas con respecto al material prístino y su aplicación tecnológica. La mejora en las propiedades por el agente de refuerzo depende principalmente del grado de dispersión del refuerzo, la interacción entre el refuerzo y la matriz, la naturaleza y tipo de refuerzo y el proceso utilizado para la preparación del material compuesto. En este trabajo se ha realizado el estudio de la influencia del uso de dos materiales de refuerzo (un sistema de refuerzo híbrido) sobre las propiedades mecánicas y térmicas de nanocompósitos de caucho natural (NR) usando nanotubos de carbono multipared (MWCNT) y montmorillonita (MMT). Los nanocompósitos se prepararon mediante mezclado de suspensiones acuosas de los refuerzos con el látex de caucho natural prevulcanizado. El uso de este tipo de sistemas ha arrojado que la resistencia a la tracción aumentó hasta un 46 % respecto del caucho natural y el módulo de tensión correspondiente al 100% de deformación experimentó un incremento de hasta 540 % en comparación al caucho natural. Esto fue atribuido a un efecto sinérgico entre los refuerzos nanométricos utilizados. Técnicas de caracterización como difracción de rayos X y microscopia de transmisión electrónica (TEM) mostraron que la montmorillonita se encuentra parcialmente intercalada. Estas técnicas junto a espectroscopia Raman han mostrado que existe una influencia de la arcilla en la dispersión de los nanotubos. La estabilidad térmica se evaluó con el análisis termogravimétrico, encontrándose que el nanocompósito con refuerzo híbrido presenta mayor estabilidad. El análisis macanodinámico reveló que el material con refuerzo híbrido es más rígido. De todos los análisis se concluyó que los nanocompósitos con refuerzo híbrido presentan un aumento sustancial de sus propiedades en comparación con los nanocompósitos con un solo refuerzo. El mejor resultado se obtuvo para nanocompósitos con menor contenido de MWCNT / The use of reinforcing agents in natural rubber allows the production of composite materials with enhanced properties compared to the pristine material and amplifies its technological application. The improvement in properties by the strengthening agent mainly depends on the degree of dispersion of the reinforcement, the interaction between the reinforcement and the matrix, the nature and type of reinforcement and the process used for the preparation of the composite. The aim of this work was to study the influence of using the combination of two reinforcement materials (a hybrid reinforcement) on the mechanical and thermal properties of nanocomposites of natural rubber (NR) using multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) and montmorillonite (MMT). The nanocomposites were prepared by mixing the aqueous suspensions of the reinforcements with the prevulcanized natural rubber latex. The use of such systems has yielded materials with the tensile strength increased 46% higher than that of the natural rubber and the modulus corresponding to 100% of deformation experienced an increase of 540% compared to natural rubber. This was attributed to a synergistic effect between nanreinforcements used. Characterization techniques such as X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM) showed that the montmorillonite clay was partially intercalated by polymeric chains. These techniques along with Raman spectroscopy have shown that there is an influence of the clay in the dispersion of the nanotubes. The thermal stability of the composites was evaluated by thermogravimetric analysis. It was found that the nanocomposites prepared by using hybrid reinforcement were thermally more stable. Dynamic mechanical analysis revealed that the material reinforced by hybrid reinforcement is stiffer than those using a single reinforcement. From all analysis it was concluded that the nanocomposite with hybrid reinforcement exhibited a substantial increase of its properties compared to nanocomposites with a single reinforcement. The best result was obtained for nanocomposites with lower MWCNT content / Fondecyt

Memoria para optar al título de Químico / Los complejos Cu2(u-O2CR)4L2 fueron sintetizados a partir de Cu2(OH)2CO3 y el correspondiente RCOOH; donde R: C10H13- y PhCH=CH2-, además L: N,N-dimetilformamida , dimetilsulfóxido o tetrahidrofurano. Estos fueron recristalizados en los mismos solventes mediante diferentes técnicas. Sus propiedades fueron determinadas como se indican a continuación solo para productos cristalinos. Mediante espectroscopia vibracional (FTIR, índice del modo de coordinación de tales compuestos), se comparó el corrimiento de las frecuencias de estiramiento de los carboxilatos, con respecto al espectro infrarrojo del respectivo ácido. Los solventes (ligando L) alteran las frecuencias de estiramiento, así como también la intensidad relativa de las bandas. Para estudiar esta dependencia se analiza la región observada entre 1600-1400 cm-1, donde la separación del modo de estiramiento simétrico del antisimétrico de los carboxilatos puente (Δν), es una poderosa herramienta de diagnóstico del modo de coordinación. La Difracción de Rayos X de monocristal establece que la distancia Cu…Cu de 2.584 Å y 2.669 Å para ligandos R: Adamantoato y Cinamato respectivamente, lo que indica la importancia del residuo orgánico (pKa). Los solventes ligandos (L) en cada caso se coordinan de forma axial al eje Cu…Cu. Se observa una diferencia en los valores de los ángulos O-C-O para un carboxilato en particular, así como para las distancias de los valores Cu-O para cada uno, varían en función del ligando. Las distancias promedio Cu-O son 1.988 Y 1.9657 Å, para Cu2(OOC-CH=CHC6H5)4DMSO2 y Cu2(C10H13-COO)4DMSO2 respectivamente. La Susceptibilidad χ-DC y χ-AC del compuesto de cinamato muestra una dependencia del campo aplicado con respecto a la temperatura que es distinta de otros carboxilatos cúpricos. A campos menores a 50 Oersteds, el ordenamiento magnético es notoriamente distinto que a 1000 Oersted, a la misma temperatura 20K. El carácter magnético de los compuestos fue estudiado por espectroscopía paramagnética electrónica (EPR), la cual permite evidenciar la existencia de dímeros, así como el grado de covalencia y el acoplamiento con el espín nuclear del cobre. Diferentes medidas EPR (monocristal y polvo) para diferentes carboxilatos dímeros, se evidencia el acoplamiento de espín electrónico entre los centros Cu…Cu vecinos; en los cuales la presencia del solvente ligando (DMF o DMSO) indica si existe o no recubrimiento orbital magnético. Ya que esta interacción está ligada a la geometría de los centros vecinos, se estudian las señales y el desdoblamiento hiperfino, en el caso del monocristal, al orientar el cristal con respecto al campo magnético aplicado / The current complexes Cu2(u-O2CR)4L2 were abtained from Cu2(OH)2CO3 and the corresponding carboxylic acid R-COOH; where R: C10H13-, and PhCH=CH2-, and L: is N,N-dimethylformamide , dimethylsulfoxide or tetrahydrofuran. These compounds were recrystallized in these very solvents by means of newly developed crystallization techniques. Their properties were determined as follows just for crystalline products. The vibration spectroscopy (FTIR) shows the coordination mode of these compounds. We compared the carboxylate stretching frequencies shifting respect to acid infrared spectra. The ligand solvents change the stretching frequencies as well as band intensities. For this dependence, we scope the range of 1400-1600 cm-1, where the symmetric and antisymmetric stretching mode separation of the bridge carboxylate (Δν), is a powerful diagnostic tool of coordination mode. The X-Ray Diffraction establishes a Cu…Cu distance of 2.584 Å and 2.669 Å for cinnamate and adamantoate ligands respectively, indicating the importance of the organic structural residue (pKa). In each case the ligand solvents are coordinated axially to Cu…Cu axis. There is a gap in the value of OCO angles particularly for a carboxylate, as well as Cu-O distance value, where for each one varies as a function of ligand. The Cu-O average distances are 1.988 and 1.9657 Å, for Cu2(OOC-CH=CHC6H5)4DMSO2 and Cu2(C10H13-COO)4DMSO2 respectively. The AC-χ susceptibility of cinnamate compound shows a dependence of applied magnetic field with respect to temperature where to fields lower than 50 Oersted, the magnetic order is notably different than to 1000 Oersted, below 20K. The magnetic behavior of these compounds were scoped by electron paramagnetic resonance (EPR) which make evidence the occurrence of dimers, as well the covalency and the coupling with the copper nuclear spin. Distincts EPR had been measure (single crystal and powder) for different dimers carboxylate, evidence spin coupling between Cu…Cu neighbors centers; in which the presence of ligand solvent shows if exist magnetic orbital overlap or not. Since this interaction is linked to the geometry of neighboring centers, there are scoping the signals and the hyperfine splitting, in the single crystal, to oriented it respect to the applied magnetic field