En esta tesis doctoral se presenta la preparación y caracterización de espumas rígidas multifuncionales obtenidas a partir de compuestos y nanocompuestos en base polietileno (PE) y polipropileno (PP), indagando en la relación existente entre la espumación, la estructura y microestructura de las espumas y sus respectivas propiedades.En primer lugar se realizó un análisis de la influencia de la espumación en la estructura de las espumas y respectivas propiedades. Se consideraron dos procesos de espumación: espumación química por compresión y espumación física por disolución de gas. En un ámbito más específico, se establecieron las condiciones y metodología para la preparación de espumas microcelulares de PP por un proceso de disolución de gas a elevada presión y espumación por control de la caída de presión. Se obtuvo una relación prácticamente lineal para estas espumas entre el módulo de almacenamiento y el producto del módulo del sólido por la densidad relativa de la espuma, demostrando la eficacia del proceso de espumación.Se analizó la influencia de la densidad relativa y de la estructura celular y microestructura en las propiedades mecánicas y de transporte de las espumas. En ambos casos se consideraron modelos de predicción de las propiedades de las espumas, tratando de analizar la eficacia de la espumación en la mejora de las propiedades específicas. En lo que concierne a la conductividad térmica, se demostró que ésta resulta prácticamente independiente de la estructura celular de la espuma, siendo estimada como el producto de la conductividad del sólido por la densidad relativa.En una segunda etapa se incorporaron distintos tipos de refuerzos funcionales a la matriz polimérica, en particular nanopartículas laminares de montmorillonita (MMT), nanofibras de carbono (CNF) y elevados porcentajes de hidróxido de magnesio (Mg(OH)2), y se procedió a su espumación, con el objetivo de extender el rango de propiedades y por ende de aplicaciones de las espumas. Se observó que la incorporación de refuerzos nanométricos al PP y PE resulta en un incremento de las propiedades mecánicas específicas de las espumas, fruto de un efecto combinado de nucleación de celdas por parte de los mismos y refuerzo de las paredes celulares. Consecuencia directa de su estructura celular más fina e isotrópica, las espumas de estos nanocompuestos presentan un comportamiento mecánico más isotrópico que el observado en las espumas sin refuerzos.La incorporación de ambos refuerzos nanométricos no afectó considerablemente a la conductividad de los sólidos y de las espumas. En el caso particular de las nanofibras de carbono, y aunque los sólidos presenten un valor constante de la conductividad independientemente de la concentración de CNF, se observa un incremento lineal de la conductividad en las espumas al incrementar el porcentaje de CNF, demostrando que la espumación contribuye a mejorar el mecanismo de transferencia térmica.La espumación de compuestos muy cargados de PP con Mg(OH)2 posibilitó la obtención de espumas con una estructura celular tanto isotrópica y de reducido tamaño de celda, como espumas con celdas orientadas en la dirección del crecimiento, dependiendo de la composición y la densidad relativa. La anisotropía celular induce una orientación preferencial de las partículas de Mg(OH)2, que a su vez afecta a la microestructura del polímero y a la conductividad térmica de las espumas, ésta última incrementándose en la dirección de crecimiento de la espuma.Con las nanofibras de carbono se lograron importantes mejoras en la conductividad eléctrica, siendo que las espumas presentan valores inferiores de la concentración crítica de nanofibras para conducción comparativamente a los sólidos.Asimismo, se demostró que la estructura celular y microestructura del PP en las espumas con CNF afecta enormemente al comportamiento de conducción eléctrica. Así, una estructura celular altamente orientada en la dirección de crecimiento, conlleva a superiores valores de la conductividad eléctrica en esa dirección debido a una reorientación parcial de las nanofibras.La incorporación de elevados porcentajes de Mg(OH)2 y posterior espumación resultó en espumas con propiedades mejoradas de resistencia al fuego, indicativas de una mayor auto-extinguibilidad en las espumas.Por último, se ha tratado de aplicar una nueva técnica de expandometría óptica y respectiva metodología de análisis de imagen para el seguimiento del proceso de espumación química en compuestos poliolefínicos. / The aim of this research work was to prepare and characterize rigid multifunctional foams obtained from polyethylene (PE) and polypropylene (PP)-based composites and nanocomposites, investigating on the relations between foaming, structure and microstructure of the foams and their final properties.First of all, we analyzed the influence of the foaming process on the foam structure and respective properties. Two foaming processes were considered: compression-moulding chemical foaming and gas dissolution physical foaming. More specifically, we established the conditions and methodology for preparing PP microcellular foams by means of a high-pressure gas dissolution process and later foaming by sudden pressure drop (pressure-quench method). We found an almost linear relation between the storage moduli of these foams and the product of the moduli of the solids and the relative density, demonstrating the effectiveness of this foaming process.Besides, we analyzed the influence of the relative density, cellular structure and microstructure on the mechanical and transport properties of the foams. On both cases, we considered different models for predicting the properties of the foams, with the objective of correlating the efficiency of foaming in improving the specific properties.Concerning thermal conductivity, its value was found to be almost independent of the foam's cellular structure, and could be estimated as the product of the conductivity of the solid and the relative density.In a second stage of the thesis, different types of functional fillers were added to the polymer matrix, particularly montmorillonite nanoparticles (MMT), carbon nanofibres (CNF) and high amounts of magnesium hydroxide (Mg(OH)2), and the materials were later foamed, with the objective of extending their range of properties and thus possible applications. The incorporation of nanometric-sized fillers to PP and PE resulted in an increase of the foams' specific mechanical properties, direct result of a combined effect of cell nucleation and cell wall reinforcement by the fillers. Due to their finer and more isotropic cellular structures, these nanocomposite foams displayed a more isotropic-like mechanical behaviour than their unfilled counterparts.The incorporation of both nano-sized fillers did not considerably alter the thermal conductivity of both solids and foams. In the particular case of carbon nanofibres, and although solids presented a value of conductivity that was found to be independent of the amount of nanofibres, we observed a linear increase in the foams with increasing the concentration of CNF, showing that foaming improves the efficiency of the thermal conduction mechanism.From highly-filled Mg(OH)2-PP composites it was possible to prepare foams with an isotropic cellular structure with small cell sizes, as well as foams with cells highly elongated in the growth direction, depending on the composition and relative density. This cellular anisotropy induced a preferential Mg(OH)2 orientation, that in turn affected the polymer's microstructure and thermal conductivity of the foams, with conductivity increasing in the cell growth direction with increasing cell orientation.Carbon nanofibres enabled to improve the electrical conductivity, with foams displaying lower CNF critical concentrations for electrical conduction than solids. Also, it was demonstrated that the cellular structure and microstructure of PP-CNF foams enormously affects their electrical conduction behaviour. A cellular structure highlyoriented in the direction of foam growth resulted in foams with higher electrical conductivities in said direction, due to a partial reorientation of the nanofibres perpendicular to the foam's surface.The incorporation of Mg(OH)2 to PP and later foaming improved the flame retardancy behaviour, with foams exhibiting a higher extinguishability than the respective solid composites.Last but not least, a novel optical expandometry technique and respective image analysis methodology was developed to follow-up the evolution of the chemical foaming of polyolefinic composites.

La búsqueda del hombre por elaborar nuevos materiales de acuerdo a las necesidades que se presentan día a día, a impulsado a muchos investigadores a desarrollar materiales más pequeños que puedan brindarle mejores e inclusive nuevas propiedades. Es por eso que en los últimos quince años la "nanotecnología" o "ciencia de elaboración de nanomateriales" a tenido un impulso considerable. Muchos son los tipos de nanomateriales elaborados y muchos más están por desarrollarse. Entre las aplicaciones de los nanomateriales podemos encontrar aplicaciones sencillas como la elaboración de pinturas a base de "nanopigmentos", hasta la elaboración de "nanofármacos" que penetran el cuerpo humano y viajan de manera más rápida y efectiva. Seria realmente imposible enumerar la gran cantidad de aplicaciones que los nanomateriales presentan en la actualidad, abarcando muchos campos de aplicación que van desde la electrónica hasta la medicina. Este articulo presenta de manera breve y sencilla las principales características y aplicaciones de nanomateriales, con la finalidad de introducir al lector en este nuevo e interesante campo de investigación aún en desarrollo.

The development of novel biobased materials with tailored properties for food biopackaging applications is a topic of significant interest within academic and industrial laboratories. The current PhD thesis deals with the development and characterization of novel biocomposites and nanobiocomposites of biopolyesters, polysaccharides and proteins containing different micro and nanoadditives. The main aim of the work was to provide novel solutions, making use to the extent possible of natural additives, to enhance the gas and vapour barrier properties of the various biopolymers while retaining the good properties of the matrix and even adding novel functionalities such as antimicrobial character. The transport of low molecular weitght compounds through polymeric materials, i.e. the so-called barrier properties, is known to be a significant limiting factor for the widespread application of biopolymers in packaging, coating and membrane applications. To that end, different micro and nanobiocomposites were formulated which contained as reinforcing elements food contact complying nanoclays, amylopectin, natural extracts, carbon nanofibers and nanotubes, cellulose microfibers and cellulose nanowhiskers. From the work novel biocomposites were developed which exhibited enhanced gas, vapour and UV light barrier and which simultaneously were able to provide controlled release of natural antimicrobials. These new property balanced composites can have significant potential in the design of novel biopackaging and biocoating materials. / Sánchez García, MD. (2011). Development and characterization of novel nanobiocomposites containing various nanofillers to improve barrier and other physical properties of interest in food packaging and coating applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10361 / Palancia

Los nanocompuestos poliméricos son una clase de materiales preparados con bajas concentraciones de cargas con dimensiones de escala nanométrica. Entre los minerales más utilizados como carga y de interés comercial se encuentran aquellos basados en arcillas tanto sintéticas como naturales, y dentro de esta familia se destaca la montmorillonita (MMT). El objetivo principal de esta Tesis es preparar nanocompues-tos basados en polietileno de alta densidad (PE) y MMT por mezclado en fundido con el propósito de modificar algunas de las propiedades del polímero de manera de mejorar su de-sempeño. Los compuestos se prepararon empleando tres MMTs organofílicas (o-MMT) de manera que dos de ellas comparten la base inorgánica y poseen distinto modificador, y dos tienen el mismo modificador y difieren en la estructura del alumino-silicato. Estas arcillas son: una comercial de Nanocor Inc. (N44) cuyo modificador es un halogenuro de di-metil di-sebo hidrogenado amonio, y dos o-MMTs obtenidas por modifi-cación de una arcilla nacional usando cloruro de octadecila-monio (B18) y cloruro de dimetil di-sebo hidrogenado amonio (B2T). Como agentes compatibilizantes se utilizaron dos polímeros funcionalizados con anhídrido maleico, un polietileno (PEg) y un copolímero de etileno-vinilacetato (EVAg). Estos polímeros fueron sintetizados por procesamiento reactivo a partir del PE y de un copolímero EVA, respectivamente. Los grados de injerto de anhídrido maleico logrados son de 0,17 y 0,67% p/p, respectivamente. Se prepararon compuestos de PE con concentraciones entre 2 y 15% p/p de N44 y relación 2:1 de PEg/o-MMT, así como relaciones 1:1 y 3:1 de compa-tibilizante/o-MMT para 5% p/p de esta arcilla. Los compues-tos con PEg y las arcillas B18 y B2T, y los basados en EVAg y N44 se prepararon con 2, 5 y 8% de arcilla y relación 2:1 del compatibilizante/o-MMT. De todos los compuestos se estudia-ron las características estructurales combinando microscopía electrónica y difracción de rayos-X, la estructura química usando espectroscopia de infrarrojo, las propiedades térmicas mediante calorimetría diferencial de barrido y termogravi-metría, y las propiedades viscoelásticas lineales a través de reometría rotacional y la permeabilidad al oxígeno. Todos los compuestos presentan estructuras de fase con partículas y tactoides de arcilla homogéneamente distribuidos. El sistema PE/PEg/N44 es el que presenta mayor grado de exfoliación y/o delaminación con menor cantidad de partículas micrométricas. Por otro lado, los sistemas basados en PEg/B2T y EVAg/N44 presentan partículas con espaciado basal mayor que las arcillas originales, indicando la formación de compuestos inter-calados y mayor grado de interacción polímero-arcilla. El aná-lisis térmico revela que los nanocompuestos son estables a las temperaturas de procesado y caracterización y que la carga inorgánica prácticamente no afecta el rango de temperatura en la que ocurre la degradación del polietileno, aún cuando en todos los casos ocurre una etapa inicial de degradación asociable al modificador de la arcilla, y al EVAg en el caso de los compuestos basados en este compatibilizante. El estudio reológico, por otra parte, muestra que los compuestos pre-sentan viscosidad dinámica y módulo elástico mayores que los de sus respectivas matrices, sobre todo si se los compara a baja velocidad de deformación y a concentraciones de arcilla mayores al 2% p/p. Esta diferencia se incrementa cuando los materiales se someten a un proceso de añejamiento en esta-do fundido. En particular, en el caso del sistema PE/PEg/N44, que fue estudiado en un rango amplio de concentraciones de arcilla, los resultados señalan que a partir del uso de 9% p/p de o-MMT existe un comportamiento reológico tipo-sólido correspondiente a una estructura percolada. Todos los compuestos presentan permeabilidad al oxígeno menor que la del PE, siendo el sistema basado en la arcilla modificada con octadecilamonio el que presenta permeabilidades más altas, similares a las de sus matrices. En el resto de los compuestos la permeabilidad decrece con el aumento en la concentración de arcilla, siendo el sistema basado en EVAg el que presenta las menores permeabilidades. El valor mínimo lo tiene, por lo tanto, el compuesto con 8% p/p de arcilla, que llega a ser de ~50% de la permeabilidad de la matriz PE/EVAg. Conside-rando la posibilidad de ampliar las aplicaciones del HDPE en áreas en las que se suele requerir buenas propiedades barre-ra, y a la vista de los resultados encontrados para los distin-tos sistemas estudiados en esta tesis, se concluye que el sistema basado en HDPE, EVAg y arcilla modificada con una sal de amonio con dos cadenas alquílicas, resulta el más promisorio ya que presenta una importante mejora en las propiedades barrera al oxígeno a concentraciones relativa-mente bajas de arcilla con propiedades reológicas semejantes a las del PE, con lo que no se perjudicaría el procesamiento del mismo. / Polymeric nanocomposites are a class of materials prepared with low concentrations of fillers with nano-scale dimensions. Both synthetic and natural clays are among the minerals of commercial interests used as fillers, and Montmorillonite (MMT) is the clay most frequently used. The main objective of this thesis is to prepare nanocomposites based on high density polyethylene (PE) and MMT in order to improve some of the properties of the polymer and enhance its performance. The compounds were prepared by melt blending using three organophilic MMTs (o-MMT). Two of them share the inorganic base-clay with different organic modifier, and two have the same surfactant and different aluminum-silicate structure. These clays are: a commercial one from Nanocor Inc. (N44), whose modifier is a di-methyl di-hydrogenated tallow ammonium, and two o-MMTs obtained by modification of a national clay with octadecylammonium (B18) and di-methyl di-hydrogenated tallow ammonium (B2T). Two polymers func-tionalized with maleic anhydride, the polyethylene (PEg) and an ethylene-vinylacetate copolymer (EVAg) were used as compatibilizers. These polymers were synthesized by reactive processing from the PE and an EVA copolymer, respectively. The degrees of maleic anhydride grafted were 0.17 and 0.67 wt%, respectively. Compounds were prepared with concentra-tions between 2 and 15 wt% of N44 and 2:1 ratio of PEg/o-MMT, as well as with 5 wt% of N44 and 1:1 and 3:1 ratios of compatibilizer/o-MMT. The compounds with PEg and the clays B2T and B18, and those based on EVAg and N44 were prepa-red with 2, 5 and 8 wt% of clay and 2:1 ratio of compatibili-zer/o-MMT. All compounds were studied analyzing: the struc-tural characteristics combining electron microscopy and X-ray diffraction, the chemical structure using infrared spectros-copy, thermal properties by differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis, linear viscoelastic properties through rotational rheometry, and oxygen permeability. All compounds show phase structures of clay particles and tactoids homogeneously distributed. The PE/PEg/N44 system is the one with higher degree of exfoliation and/or delamina-tion with fewer particles with micrometric size. Furthermore, the systems based in EVAg/N44 and PEg/B2T present parti-cles with basal spacing greater than the original clay,which indicates the formation of intercalated compounds and higher degree of polymer-clay interactions. Thermal analysis reveals that the nanocomposites are stable at processing and charac-terization temperatures, and that the inorganic filler hardly affects the temperature range in which the degradation of polyethylene occurs, even though an initial stage of degrada-tion takes place in all cases, which can be associated to the degradation of the clay modifier, and the EVAg when it corresponds. The rheological study shows that the compounds exhibit dynamic viscosity and elastic modulus greater than those of their respective matrices, especially when compared at low frequencies and clay concentrations higher than 2 wt%. This difference is increased when the materials are subjected to an aging process in the molten state. In particular, in the case of the PE/PEg/N44 system, which was studied in a wider range of clay concentrations, the results indicate that the use of 9 wt% of o-MMT or more produces a solid-like rheological behavior corresponding to a percolating structure. All compounds have oxygen permea-bility lower than that of PE, being those based on the clay modified with octadecylammonium the ones with higher per-meabilities, similar to those of the respective matrices. In the rest of the compounds, the permeability decreases with increasing clay concentration, being the system based in EVAg the one that presents the lower values. The minimum permeability is, therefore, the one presented by the compound with 8 wt% of clay, which has a value that is~50% of the permeability of the PE/EVAg matrix.Given the possibility of extending the applications of HDPE in areas that usually require good barrier properties, and in view of the results obtained with the different systems studied in this thesis, it can be concluded that the system based on HDPE, EVAg and the clay modified with an ammonium salt with two alkyl chains, is the most promising. This system is the one that presents the largest improvement in oxygen barrier properties at relatively low concentrations of clay with rheological properties that are not far from those of PE, which is an advantage from the processing point of view.

Entre los biomateriales, las proteínas de soja tienen la capacidad de formar películas comestibles y/o biodegradables. Respecto de los polímeros sintéticos, estas películas proteicas presentan excelentes propiedades barrera a gases, lípidos y aromas; pero comúnmente no muestran propiedades mecánicas y barrera al vapor de agua satisfactorias para aplicaciones prácticas. Con el fin de mejorar la funcionalidad de estas películas, en este trabajo se estudió la obtención de materiales nanocompuestos, amigables con el medio ambiente, a partir de proteínas de soja y montmorillonitas (MMT) con potencial aplicación como envases de alimentos o como adhesivos. / Documento embargado hasta el 31 de marzo de 2014.

Una de las características más importantes del polipropileno (PP) es su versatilidad, la que hace posible, por ejemplo, su modificación mediante distintos métodos físicos y químicos ampliando su rango de aplicaciones. Entre las modificaciones que se le pueden hacer al PP se encuentra el mezclado con cargas, y en particular con nano-cargas, las que tienen al menos una dimensión en escala nanométrica. Las arcillas, y sobre todo, la montmorillonita (MMT), son una de las nano-cargas más usadas para la preparación de nanocompuestos de PP, aun cuando deben ser tratadas para darles un carácter organofílico (o-MMT). El método más usado hasta el momento para generar las mezclas de PP y o-MMT es el mezclado en fundido ya que es un proceso pos-reactor que resulta fácil de implementar con equipamiento de procesamiento habitual. Sin embargo, la aplicación de este método suele requerir el uso de un agente compatibilizante con cierto grado de polaridad, como es el PP modificado con anhídrido maleico. Los avances logrados en la preparación de nanocompuestos de PP y o-MMT han sido muchos desde que se comenzaron a estudiar hace un par de décadas. Sin embargo, los materiales que se han obtenido usando mezclado en fundido con compatibilizantes no presentan el nivel de mejora en sus propiedades que se observan en otros nanocompuestos poliméricos. Una técnica similar, aun casi no explorada y de fácil implementación a nivel industrial, es aquella que no utiliza compatibilizante sino que trata de generarlo in-situ, durante el mezclado, mediante la modificación química del polímero. Se plantea así el objetivo de esta tesis, que es obtener nanocompuestos basados en PP y MMT por mezclado reactivo en fundido, con buen grado de desagregación y exfoliación de las partículas de arcilla de manera de mejorar propiedades físicas del PP. Durante el desarrollo del trabajo se ha explorado el efecto del funcionalizante durante el procesamiento reactivo con intención de generar el compatibilizante in-situ, se han analizado distintas políticas de incorporación de componentes al medio de reacción, y se han evaluado las propiedades de flujo, térmicas y de barrera de los materiales obtenidos en función de sus características estructurales, concentración de componentes y procedimiento de mezclado. Los resultados obtenidos muestran que: es posible obtener nanocompuestos de PP y arcilla por funcionalización in-situ usando tanto anhídrido maleico (AM) como acrilato de n-butilo (BA). Se ha encontrado, además, que el mezclado secuencial, en el que se funde el PP y se agrega la arcilla a mitad del tiempo total de procesamiento durante el mezclado reactivo, es el procedimiento que genera mayor intercalación y/o grado de exfoliación de la arcilla tanto al usar AM como BA. Este mecanismo produce materiales en los que la permeabilidad al oxígeno y la velocidad de degradación oxidativa del PP son disminuidas significativamente sin afectar de manera notable la transparencia del polímero o sus procesos de cristalización y fusión. Además, la disminución del peso molecular de la matriz polimérica hace que las propiedades de flujo de los compuestos obtenidos no superen las del PP, lo que es otra consecuencia beneficiosa desde el punto de vista tecnológico. / One of the most important features of polypropylene (PP) is its versatility, which makes it possible, for example, the modification using different physical and chemical methods increasing its range of applications. Among the modifications that can be made to PP, one is the mixing with fillers, and particularly, with nano-fillers, which have at least one dimension in the nanoscale. The clays, and especially montmorillonite (MMT), are one of the nano-fillers more used in preparing nanocomposites of PP, even though they must be treated to give them organophilic characteristics (o-MMT). The method most used so far to produce the mixing of PP and o-MMT is melt mixing, since it is a post-reactor process that may be easily implemented with standard processing equipment. The application of this method generally requires the use of a compatibilizing agent with some degree of polarity, such as maleic anhydride grafted PP (PPgA). In the last decades there have been many advances in the preparation of compatibilized nanocomposites of PP and o-MMT using melt mixing. However, the materials that have been obtained so far using this methodology do not show the level of improvement in properties that have been observed in other polymeric nanocomposites. A similar technique, still almost unexplored and that can be easily implemented on an industrial level, is the one that does not use a compatibilizer but rather generates it in-situ during mixing by chemical modification of the polymer. This raises the goal of this thesis, which is to obtain nanocomposites based on PP and MMT using reactive melt mixing, with good degree of delamination and disintegration of the clay particles in order to achieve improved physical properties. During the development of the work, the effect of the functionalization of the polymer during the reactive processing has been explored trying to generate the compatibilizer in-situ. Also, different policies of incorporating components to the reaction medium have been considered, and the flow, thermal and barrier properties of the obtained materials have been evaluated as a function of the structural characteristics of the composites, the concentration of the components, and the type of mixing process. The obtained results show that: it is possible to obtain nanocomposites of PP and MMT using in-situ functionalization with both, maleic anhydride (AM) and n-butyl acrylate (BA). It has been found also that the sequential mixing, which begins by melting the PP and contemplates the addition of the clay half the way during the reactive mixing, is the procedure that generates the greater intercalation and/or the largest degree of exfoliation of the clay, both with AM and BA. This mechanism produces materials that display oxygen permeability and oxidative degradation rate that are significantly smaller than in PP without affecting considerably the transparency of the original polymer and its crystallization and melting processes. Moreover, the reduction of the molecular weight of the polymeric matrix makes that the flow properties of the obtained compounds are smaller than those of the original PP, which is another beneficial result from the technological point of view.

Los materiales compuestos con matriz termoplástica y cargas minerales se emplean en numerosos campos de aplicación como automovilístico, muebles, electricidad, electrodomés-ticos, etc. Su aceptación radica principalmente en la venta-josa relación precio-volumen-performance que le permite abarcar mercados tradicionalmente ocupados por otros plás-ticos de mayor valor. La incorporación de cargas minerales en polímeros termoplásticos aumenta la rigidez y resistencia, reduce el alabeo post-moldeo y mejora el acabado superficial de los compuestos, pero disminuye la ductilidad. Las propie-dades mecánicas finales de los materiales compuestos dependen de las características del relleno y de la matriz y de su interacción, de modo tal que permitan la transferencia de tensiones entre ellas. En consecuencia, el desarrollo de un adecuado balance de las propiedades finales estará determina-do por la relación entre las características propias de los componentes y de la adhesión entre ambos. Dentro de los polímeros termoplásticos, el PP resulta ser una matriz interesante debido a la buena combinación de propiedades, fácil procesamiento y versatilidad para aceptar distintos tipos de relleno. Por otra parte, el talco es un silicato laminar de bajo costo y amplio uso como carga de termoplásticos. En nuestro país, el talco para este uso se importa, a pesar que la producción nacional es grande. La principal razón es que los talcos nacionales presentan un bajo grado de pureza.En tal sentido, el objetivo general de esta tesis es desarrollar materiales compuestos PP/talco con propiedades finales mejoradas a partir del incremento de la interacción matriz-carga, así como también analizar el posible uso de talcos nacionales. Para ello se proponen estrategias de modificación superficial del talco que permitan mejorar la dispersión y la adhesión superficial con el PP de modo tal de incrementar las propiedades mecánicas del material compuesto resultante. La metodología se plantea en dos pasos, la modificación de los talcos y el análisis estructura-propiedades-procesamiento de los compuestos PP/talco preparados con los mismos. La prime-ra etapa involucra un análisis inicial de dos tipos de talcos, uno argentino y otro australiano, de diferente carácter crista-lino y pureza, seguido de distintos tratamientos ácidos a fin de purificarlos, delaminarlos y funcionalizarlos para hacerlos compatibles con el PP. Se llevan a cabo tratamientos con ácidos fórmico, acético y clorhídrico. El efecto de los trata-mientos se verificó caracterizando los talcos, antes y después de los mismos, por Espectroscopía Infrarroja con Transforma-da de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (XRD), Microsco-pía Electrónica de Barrido (SEM) con microanálisis de Rayos X dispersivo en energía (EDX), Análisis Termogravimétrico (TGA) y ensayos de hidrofílicidad/hidrofobicidad. En la segunda etapa, con estos talcos se prepararon materiales compuestos PP/talco bajo formas de procesamiento batch y continua y se moldearon probetas por compresión e inyección. Sobre los compuestos, en cada etapa, se llevó a cabo una caracteri-zación estructural, morfológica y térmica mediante SEM, FTIR, XRD y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) que permitió determinar la calidad del mezclado dispersivo y distributivo, la ausencia de degradación termooxidativa, la cantidad, orientación y tipo de cristales inducidos por los talcos, así como la variación de la cinética de cristalización. Sobre estos materiales se determinaron propiedades mecánicas a tracción e impacto y de permeabilidad. Con estos resultados se llevó a cabo un estudio fenomenológico de la relación estructura-propiedades-procesamiento de los compuestos desarrollados. Además, las propiedades mecánicas se interpretaron en función de modelos matemáticos preexistentes. Los talcos sujetos a los tratamientos ácidos propuestos resultan más puros con partículas más pequeñas, delaminadas y funcio-nalizadas. Cuando se utilizan ácidos orgánicos, se injertan grupos carboxilos, haciendo completamente hidrofóbica la superficie. Sin embargo, cuando se los trata con ácido clorhídrico, la superficie resultante es totalmente hidrofílica dado que quedan expuestos grupos silanol. En cuanto a los materiales compuestos, los resultados alcanzados permiten demostrar que las propiedades mecánicas finales dependen del carácter cristalino del talco. Además, para un mismo tipo de talco, los tratamientos favorecen la ductilidad e incremen-tan la adhesión. Por otra parte, los talcos argentinos son aptos para ser usados como relleno de materiales compues-tos, confiriéndole a los mismos mejores propiedades mecáni-cas que los importados, aún sin previa modificación. En conse-cuencia, dependiendo de la utilización final, compuestos preparados con talcos nacionales, adecuadamente tratados, podrían sustituir con ventaja a compuestos conteniendo talcos importados. Por ejemplo, donde el color no es impor-tante y la presencia de óxidos de hierro no es determinante, los talcos argentinos podrían ser usados sin tratamiento previo. En los casos donde la posible oxidación de hierro perturbe propiedades importantes de la aplicación, estos talcos deberán ser adecuadamente purificados con las técnicas también provistas en el marco de esta tesis. / Thermoplastic-matrix composites filled with particulate minerals are used in many application fields as automotive, furniture, electricity, electrical appliance, etc. Its success lies in the advantageous price-volume-performance relations that helped these composites to penetrate fields traditionally occupied by engineering and other valuable plastics. The in-corporation of mineral fillers in thermoplastic polymers increases the rigidity and strength, reduces the post-molding shrinkage and improves the superficial finish of the compo-sites, but ductility decreases. The final mechanical properties of composite materials depend on the filler and matrix charac-teristics and the interaction between them, as a way to ensure the load transfer between phases. Consequently, the development of a proper balance of final properties will be determined by the ratio of both component characteristics and the adhesion between them. Among the thermoplastic polymers, PP is an interesting matrix for composites due to its combination of remarkable properties; easy processability, relatively low cost and versatility to accept different types of filler. On the other side, talc is a low cost laminar phyllosi-licate that has a wide use as filler in thermoplastics. Argentina has a considerable production of talc, even though a great amount of it is imported, particularly for use in engineering composite applications. The main reason is that Argentinean talc has a low degree of purity. The general objective of this thesis is to develop PP/talc composites with enhanced final properties by improving the matrix-filler interaction, as well as to analyze possible uses of Argentinean talcs. For this purposes, superficial modifications methods are proposed in order to favor the dispersion and adhesion with PP, in such a way to increase the mechanical properties of the composite. The thesis approach proposed considers two steps: talc modifications and structure-properties-processing analysis of PP/talc composites. The first step involves an initial analysis of two kinds of talc, an Argentinean and an Australian one, of different crystalline character and purity; followed by diffe-rent acid treatments to purify, delaminate and functionalized them. Formic, acetic and hydrochloric acids were used. The result was verified with a characterization, before and after the treatments, by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electronic Micros-copy (SEM) coupled with Energy Dispersive X-ray (EDX), Thermogravimetric Analysis (TGA) and hydrophobicity/hidro-philicity test. In the second step, PP/talc composites were prepared with these talcs in both, batch and continuous processing routines, and then molded by compression and injection, respectively. A structural, morphological and thermal characterization was performed at each step by SEM, FTIR, XRD and Differential Scanning Calorimetry (DSC) to determine the quality of dispersive and distributive mixing, the lack of thermoxidative degradation, the amount, orientation and kind of induced crystal by talc, as well as the variations on the crystallization rate. Also, the tensile, impact and permeability properties were determined on the composite. From these results, a phenomenological study of structure-properties-processing relations was done for all the composite samples prepared. The mechanical properties were interpreted by well-known mathematical models. Talc exposed to acid treatment resulted more pure, with smaller size, delaminated and functionalized particles. When organic acids are used, carboxylic groups are grafted, turning the talc surface hydro-phobic. Instead, when talc is treated with hydrochloric acid, particle surface become hydrophilic due to the exposure of silanol groups. The mechanical properties of these composites depend on the crystalline character of talc. Moreover, for the same kind of talc, the acid treatments favor the interfacial adhesion increasing, in turn, the composite ductility. The Argentinean talc are suitable to be used as filler in compo-sites, leading to better mechanical properties than the imported ones, even without any treatment. Therefore, depending on the final use, composites prepared with properly treated Argentinean talc, could substitute those formulated with imported talc. For example, in applications where the color and the presence of iron oxides are not important, Argentinean talc could be used without treatment. In the cases where the iron oxidation may alter the properties, this talc can be properly purified with the treatments provided in this thesis.

El polipropileno (PP) es uno de los polímeros de mayor importancia comercial a nivel mundial, dada su excelente relación desempeño/costo. Entre sus propiedades se puede citar la buena resistencia química, alta rigidez y resistencia a la fatiga, aunque presenta relativamente baja resistencia al impacto. Entre las modificaciones que se introducen a esta poliolefina, se puede citar la copolimerización. La copolimerización de propileno con pequeñas cantidades de α-olefinas, tal como etileno, da lugar a copolímeros al azar (CRP). De esta manera, se logra una disminución de la cristalinidad y un aumento de la tenacidad respecto del PP, así como mayor transparencia, y mayor resistencia al impacto y flexibilidad. Estas características hacen que los CRP sean muy utilizados, por ejemplo, en la fabricación de películas para aplicaciones en envases flexibles y embalajes. Los CRP, sin embargo, tendrían disminuida su capacidad barrera a gases, lo que se puede mejorar por el agregado de nanocargas. Las arcillas (como la montmorillonita, MMT) son materiales muy nobles para esta aplicación, dada su gran capacidad de delaminación en tactoides o apilamientos de láminas de espesores en la escala nanométrica. Además, admiten el intercambio de sus cationes interlaminares por otros orgánicos de mayor tamaño, lo que contribuye a aumentar su afinidad con las poliolefinas. El objetivo general de esta tesis ha sido estudiar la modificación de CRPs por mezclado en fundido con MMT organofílica (oMMT) con el fin de mejorar sus propiedades. Específicamente se ha pretendido: obtener NCs de CRP y oMMT determinando las condiciones que permitan la desagregación de la arcilla, funcionalizar los CRP (CRPg) con grupos anhídrido (GA) para obtener materiales que puedan utilizarse como compatibilizantes de los NCs, y analizar el efecto del peso molecular y concentración de comonómero, así como del grado de funcionalización del compatibilizante y las concentraciones relativas de CRP, CRPg y oMMT en las características estructurales de los compuestos obtenidos y en sus propiedades térmicas, de flujo, resistencia a la fotodegradación, y de barrera a oxígeno. Los resultados obtenidos permiten concluir que: la presencia del compatibilizante es indispensable para generar NCs de CRP/CRPg/oMMT, los que resultan de tipo intercalado/exfoliado; el peso molecular del polímero y el contenido de GA en el CRPg son factores clave en el grado de desagregación/exfoliación logrado en la nanocarga; el agregado de arcilla a los polímeros no altera significativamente sus procesos de fusión y cristalización, ni su grado de cristalinidad; la presencia de oMMT produce un incremento en la viscosidad extensional con strain softening, efecto que resulta más importante cuanto mayor es la concentración de arcilla y la velocidad de deformación extensional usada; la nanocarga produce un retardo de ~30°C en el inicio del proceso de degradación no oxidativa de los polímeros con un aumento significativo en su velocidad de degradación; y la oMMT reduce la permeabilidad al oxígeno de los polímeros y cataliza los procesos de degradación oxidativa por efecto de la radiación ultravioleta. Globalmente, los resultados obtenidos en esta tesis muestran que las propiedades de un CRP se pueden mejorar con el agregado de arcilla y que ésta estaría cumpliendo dos papeles, por un lado permitiría reducir la permeabilidad de películas de CRP (con el consecuente ahorro de material) y por otro favorecer su degradación reduciendo el impacto de estos materiales en el medio ambiente. / Polypropylene (PP) is one of the most important polymers worldwide, given the excellent relation between performance and cost. Among its properties, it can be mentioned its good chemical resistance and high stiffness and fatigue, even though it has relatively low impact resistance. This polyolefin can be modified by copolymerization. The copolymerization of propylene with small amounts of α-olefins, such as ethylene, results in random propylene copolymers (CRP). This type of polymer presents lower crystallinity and higher tenacity than PP, as well as greater transparency, impact resistance and flexibility. These characteristics make CRPs widely used, for example, in the manufacture of films for applications in flexible packaging. The CRPs, however, display lower gas barrier capacity than PP, which can be improved by the addition of nanofillers. Clays (such as montmorillonite, MMT) are very noble materials for this application, given their capacity for delamination in tactoides of nanoscale size. Additionally, this type of filler can be modified by interchange its interlaminar cations with larger organic ones contributing to increase its affinity with polyolefins. The general objective of this thesis has been to study the modification of CRPs by melt mixing with organophilic MMT (oMMT) in order to improve their properties. Specifically, it has been sought to: obtain NCs of CRP and oMMT by determining the conditions that allow the disintegration of clay; functionalize the CRPs with anhydride groups (GA) to obtain materials that can be used as compatibilizers of the NCs; and analyze the effect of molecular weight and concentration of comonomer, as well as the degree of functionalization of the compatibilizer and the relative concentrations of CRP, CRPg and oMMT, in the structural characteristics of the obtained compounds and in their thermal properties, flow behavior, resistance to photo-degradation, and oxygen permeability. The obtained results allow to conclude that: the presence of the compatibilizer is indispensable to generate intercalated/exfoliated CRP/CRPg/oMMT NCs; the molecular weight of the polymer and the GA content of CRPg are key factors in the degree of disaggregation/exfoliation achieved in the nanofiller; the addition of clay does not alter significantly the melting and crystallization processes of the polymers, nor their degree of crystallinity; the presence of oMMT produces an increase in the extensional viscosity of the CRPs displaying strain softening, which is more important as the clay concentration and rate of extensional deformation increase; the nanofiller produces a delay of ~30°C in the beginning of the non-oxidative degradation process of the polymers with a significant increase in the rate of degradation; and oMMT reduces the oxygen permeability of the polymers and catalyzes the processes of oxidative degradation by ultraviolet radiation. Overall, the results obtained in this thesis show that the properties of a CRP can be improved with the addition of clay, and that this filler fulfills two roles. On one hand it reduces the permeability of CRP films (with the consequent saving of material) and on the other, it favors their degradation by reducing the impact of these materials on the environment.

[EN] In order to improve biopolymer properties, one of the methods of study is the nanosized incorporation of inorganic fillers, known as nanoclays. Using nanoclays, improvements in certain biopolymer properties - mainly mechanical and thermal - have been achieved, leading to new bionanocomposites. However, research has been much less focused on changing optical properties through the incorporation of nanoclays. At the same time, current research has focused on obtaining nanostructured hybrid pigments, or nanopigments, in order to achieve sustainable colouring and high performance materials that can replace some of the colouring materials used in the industry that are highly polluting, presenting difficulties for their disposal in wastewater systems. For such purpose, organic dye reinforcement techniques have been applied, involving exchange with different nanoclays. However, the effect of the conditions for obtaining a nanopigment, when applied to different kinds of materials, such as biopolymers, is a question that remains unanswered. By combining advances in these lines of research, biodegradable composites with optimal mechanical and optical properties can be obtained. The aim of this Doctoral dissertation is to find the optimal formulation of naturally sourced nanopigments, incorporate them into a biological origin epoxy resin, and obtain a significant improvement in their physical, chemical, and optical (colourimetric) properties. To achieve this aim, a statistical experiment design approach was used in order to obtain as much information as possible using the lowest number of experiments, thereby saving time and material. Moreover, a wide variety of instrumental techniques was incorporated, looking for the synergy among colour science, material physics and chemistry, and statistical science, with the aim of decreasing the original limitations of bioresins. Three natural dyes were selected for all the experiments in order to obtain a wide range of colour in the bionanocomposite materials. Chlorophyll, beta-carotene, and beetroot extract (betanin) were used in three different experimental blocks. A physicochemical characterization was performed, firstly, with the nanopigments, and secondly, with the bionanocomposite materials from these nanopigments. This work was divided in two principal blocks. In the first one, the aim was to look for the suitable modifier or additive for nanoclays, as well as the synthesis factors in nanopigments for the optimal application performance. In this phase two surfactants, a silane coupling agent and a mordant (alum) were selected as modifiers. The latter was selected in order to replicate the mordant textile dyeing with natural dyes, using the three selected dyes and the nanoclays as the `` dyed textile''. Two kinds of laminar nanoclays, differentiated by the ion exchange charge: montmorillonite with cations (positive), and hydrotalcite with anions (negative charge) were also selected. The pH in the synthesis process was also added as a factor in the experiment. A fractional Taguchi's design L8 was applied, such that five factors with two levels can be studied, setting free two interactions, the silane-surfactant and mordant-surfactant interactions. In the second experimental phase, answer the question about the best moment to add the three selected modifiers. In this case, a Taguchi's L9 design was used. In numerous experiments involving the natural dye intercalations in the nanoclays, compatibility with the bioresin was achieved, showing the improvement of the tested properties. It may therefore be concluded that bioresin properties have been improved with the addition of nanopigments, and there are significant effects in the studied properties due to the factor levels as well as the additive types, like the incorporation time. / [ES] Una de las vías en estudio para la mejora de las propiedades de los biopolímeros es la incorporación de cargas inorgánicas de tamaño nanométrico conocidas como nanoarcillas, con las que se han ido viendo mejoras de las propiedades mecánicas y térmicas de los bionanocompuestos obtenidos. En lo que no se han centrado las investigaciones en este área, es en las propiedades ópticas obtenidas que cambian con la incorporación de los nanomateriales. En paralelo otras líneas de investigación se han centrado en la obtención de pigmentos híbridos nanoestructurados, o nanopigmentos, con el fin de obtener materiales colorantes sostenibles y de altas prestaciones que puedan sustituir algunos de los materiales colorantes empleados en la industria altamente contaminantes, y difíciles de procesar en las aguas residuales. Para ello se han aplicado técnicas de refuerzo de las propiedades de gran diversidad de colorantes orgánicos, mediante el intercambio con distintas nanoarcillas. Pero no se ha repuesto al efecto de las condiciones de obtención de los nanopigmentos en su aplicación en diversas clases de materiales, como es el caso de los biopolímeros. Combinando los avances en estas líneas de investigación, se pueden obtener materiales compuestos de origen biodegradable con las mejores prestaciones mecánicas y ópticas. El objetivo de esta tesis consiste en encontrar la formulación óptima de nanopimentos de origen natural, para su aplicación en una resina de origen natural y biodegradable, y obtener una mejora considerable de las propiedades físico-químicas y ópticas (colorimétricas) de la bioresina correspondiente. Para conseguir el objetivo de este trabajo, se ha empleado el diseño de experimentos con el fin de obtener la mayor cantidad de información posible a partir del menor número de experimentos, con el consecuente ahorro de tiempo y de materiales. Además se ha incorporado una gran variedad de técnicas instrumentales, y se ha buscado la sinergia entre la ciencia del color, la física y la química de los materiales, y la estadística, para reducir las limitaciones de la bioresina original. Se seleccionan tres colorantes naturales para todos los experimentos diseñados, con el fin obtener una amplia gama de colores en los materiales compuestos. Se emplean clorofila, beta-caroteno y extracto de raíz de remolacha (betanina), y para cada uno de ellos se reproducen los experimentos en bloques diferenciados únicamente por el colorante. La caracterización físico-química se realiza con los nanopigmentos generados, y por otro lado con los materiales compuestos con la bioresina. El trabajo se desarrolla en dos fases experimentales. En la primera se busca encontrar la clase de compuesto o modificador adecuado, así como las variables de la síntesis de los nanopigmentos para mejorar sus propiedades en la aplicación. En esta fase se seleccionan como modificadores orgánicos dos tensoactivos, un agente de acoplamiento tipo silano, y por último el alumbre. Este último se escoge con la idea de imitar el proceso de mordentado de la tintura textil, en el seno de las nanoarcillas. Por otro lado se realizan pruebas con dos clases de nanoarcilla, diferenciadas por la carga de los iones en el espacio interlaminar, siendo positiva en la montmorillonita y negativa en la hidrotalcita. También se incorpora como factor de control el pH durante el proceso de síntesis. Para esto se diseña un experimental de Taguchi L8, en el que se pueden estudiar los cinco factores nombrados a dos niveles, y se dejan libres las interacciones entre tensoactivo y mordiente o silano. En la segunda fase se decide responder a la pregunta de en qué momento se deben emplear los modificadores. Se plantea un experimental L9 de Taguchi. Mediante la incorporación de los colorantes naturales como nanopigmentos, se consigue en la mayoría de los casos la compatibilidad entre la materia colorante y la bioresina, mejorando consigo las propieda / [CA] Una de les vies d'estudi per millorar les propietats dels biopolímers és la incorporació de càrregues inorgàniques de proporcions nanomètriques, anomenades nanoargiles, amb les quals han anat descobrint-se millores de les propietats tèrmiques i mecàniques als bionanocompostos obtinguts. Ara bé, aquestes investigacions no han comprovat l'efecte que es produeix en les propietats òptiques obtingudes que canvien amb la incorporació de les nanoargiles.En paral¿lel, altres línies d'investigació s'han centrat en l'obtenció de pigments híbrids nanoestructurats, o nanopigments, amb la finalitat d'obtenir matèries colorants sostenibles i amb elevades prestacions que puguen substituir alguns dels materials colorants emprats en la industria, que són molt contaminants i difícils de processar a les aigües residuals. Per aconseguir-ho, s'han aplicat tècniques de reforç de les propietats d'una gran diversitat de colorants orgànics mitjançant l'intercanvi amb diferents nanoargiles. Amb tot, no s'ha trobat una resposta a l'efecte de les condicions d'obtenció dels nanopigments en la seua aplicació en diferents classes de materials com ara els biopolímers. Combinant els avanços en aquestes línies d'investigació es poden obtindre materials compostos d'origen biodegradable amb les millores prestacions. L'objectiu principal d'aquesta tesi consisteix en trobar la formulació òptima de nanopigments d'origen natural per la seua aplicació en una resina d'origen biodegradable i obtindre així una millora considerable de les seues propietats mecàniques, tèrmiques i òptiques (color). Per fer-ho, hem utilitzat un disseny estadístic d'experiments amb la finalitat d'obtindre la major quantitat d'informació possible amb el menor nombre d'experiments i el conseqüent estalvi de temps i recursos. A més, hem incorporat una gran varietat de tècniques instrumentals i hem buscat la sinèrgia entre les ciències del color, la física i la química dels materials i l'estadística. Es seleccionen tres colorants naturals per tots els experiments, amb la finalitat d'obtindre una gama de color amplia amb els bionanocompostos. Hem utilitzat clorofil¿la, beta-carotè i extracte d'arrel de remolatxa i per cadascun d'aquestos elements hem replicat les condicions experimentals plantejades diferenciant els blocs per colorants. La caracterització físico-química es realitza amb els nanopigments generats i amb els materials compostos amb la bioresina. El treball es realitza en dues fases experimentals. En la primera, es busca la classe de compost o modificador adequat així com les variables del procés de síntesi dels nanopigments que milloren les seues propietats d'aplicació. En aquesta fase, es trien com a modificadors dos tensoactius, un agent d'acoblament tipus silà i, per últim, un mordent (alum). Aquest últim es va escollir per tal d'imitar originalment el procés de mordentat en la tintura tèxtil, en el interior de les nanoargiles. D'altra banda, es fan proves amb dues classes de nanoargiles diferenciades per la càrrega dels ions a l'espai interlaminar, positiva la de la montmorillonita i negativa la de la hidrotalcita. També incorporem el pH com a factor de control. Per açò, hem dissenyat un experimental de Taguchi L8, amb el qual es poden estudiar els efectes dels cinc factors comentats a dos nivells, amb encara llibertat per estudiar dues interaccions, la del tensoactiu amb el mordent o el silà. En la segona fase cal saber en quin moment és millor incorporar els modificadors triats, i pledegem un disseny experimental L9 de Taguchi. Mitjançant la incorporació dels colorants naturals en forma de nanopigments, s'aconsegueix en la majoria dels casos millorar la compatibilitat amb la bioresina i millorar així les propietats assajades. La conclusió és que milloren pràcticament totes les propietats de la bioresina original amb els nanopigments i que, en general, els factors seleccionats als dissenys experimentals / Micó Vicent, B. (2015). OPTIMIZACIÓN DE LA SÍNTESIS DE NANOPIGMENTOS DE ORIGEN NATURAL PARA BIOPOLÍMEROS MEDIANTE EL USO DE DISEÑO DE EXPERIMENTOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59449 / TESIS

La presente tesis es el resultado del estudio de la síntesis de compuestos de polianilina (PAni) con nanoestructuras de carbono para su aplicación en músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Las nanoestructuras que se emplearon en los compuestos de PAni son nanotubos de carbono multicapa (MWCNT), nanotubos de carbono multicapa dopados con nitrógeno (CNx-MWCNT), nanotubos de carbono multicapa funcionalizados con grupos oxigenados (COx-MWCNT) nanotubos de carbono multicapa exfoliados (exMWCNT), nanofibras de carbono de listones grafíticos helicoidales (HR-CNF) y óxido de grafeno (GO). Antes de abordar el trabajo experimental, se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica acerca del estado del arte de la PAni, las nanoestructuras de carbono empleadas, los compuestos de PAni y la utilización de estos materiales como músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Más adelante se muestran y discuten los resultados experimentales de la síntesis de los compuestos de PAni mediante un método mecánico, al principio (utilizando únicamente MWCNTs y CNx como cargas), y después utilizando la polimerización interfacial in situ. Se analiza la dispersión de las cargas en la matriz polimérica así como su efecto en la conductividad eléctrica de los compuestos. En la sección correspondiente al empleo de los compuestos de PAni como músculos artificiales se describe la construcción de actuadores lineales (constituidos de polvos de compuestos aglomerados con acetato de polivinilo) y actuadores flexionantes bicapa (de compuestos procesados con N-metil-2-pirrolidona) así como el efecto de cada nanoestructura de carbono en el accionamiento de estos dispositivos. Además de los experimentos de accionamiento, a las películas de compuestos de PAni (procesada con NMP) se les realizó una caracterización termomecánica. En el capítulo siguiente se discuten los resultados experimentales sobre la utilización de películas de compuestos de PAni (procesadas con NMP) como electrodos de supercondensadores. Además de las pruebas de voltamperometría cíclica y de carga/descarga (típicas en aplicaciones electroquímicas) se realizó una caracterización termogravimétrica a los compuestos junto a una caracterización termomecánica. Se describe con detalle el efecto de las nanoestructuras de carbono en las propiedades electroquímicas y mecánicas de los electrodos de compuestos de PAni. Las conclusiones más importantes se compendian en un capítulo al final de esta memoria. La bibliografía empleada se lista al final de cada capítulo.