Memoria para optar al Título Profesional de Químico / El copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS) se
caracteriza, entre otros aspectos, por ser un elastómero dieléctrico (ED). Los
EDs se han empleado en el desarrollo de dispositivos capaces de imitar el
comportamiento de músculos y estructuras biológicas. Estos dispositivos en
base de ED, conocidos como actuadores, son capaces de exhibir cambio de
forma como respuesta a una descarga eléctrica. Para que estos actuadores
puedan exhibir eficientemente este cambio de forma, los ED que los constituyen
deben ser flexibles y tener alta constante dieléctrica.
En esta tesis se estudió el uso de nanopartículas del tipo perovskita de alta
constante dieléctrica como material de relleno en SEBS y su influencia sobre las
propiedades dieléctricas y mecánicas de los nanocompositos resultantes. Las
nanopartículas utilizadas fueron titanato de bario (BaTiO3), titanato de estroncio
(SrTiO3) o titanato de bario y estroncio (BaTiO3-SrTiO3). Asimismo, se preparó
SEBS injertado con ácido itacónico (SEBS-g-AI), alcanzando un porcentaje de
injerto de ácido itacónico (AI) de 2.06 % en peso. Se empleó SEBS-g-AI para
facilitar la dispersión homogénea de nanopartículas tipo perovskita en la matriz
del SEBS. Asimismo, se evaluó el uso de dioctilftalato, dioctilsebacato y
trifenilfosfato como plastificantes de SEBS para modular las propiedades
mecánicas de los nanocompositos.
El uso de dioctilftalato como plastificante permitió prevenir el aumento drástico
de la rigidez promovido por el uso de las nanopartículas del tipo perovskita. Por
ejemplo, el nanocomposito que contiene 20 phr (partes por 100 de polímero) de
dioctiftalato y 10 phr de nanopartículas de SrTiO3 presentó menor rigidez que el
SEBS, donde el módulo de Young disminuyó 11%. El módulo de Young del
nanocomposito con 30 phr de BaTiO3 aumentó 35 % comparado con SEBS sin
afectar la elongación a la rotura del composito.
Por otro lado, la adición de nanopartículas del tipo perovskita al SEBS promovió
cambios discretos de las propiedades dieléctricas. Se observó que la adición
de 30 phr de BaTiO3-SrTiO3 aumentó en 19 % la constante dieléctrica y en 2.6
% la pérdida dieléctrica del nanocomposito comparado con SEBS / The styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) is
characterized, among other aspects, as being a dielectric elastomer (ED). The
EDs have been used in the development of devices capable of imitating the
behavior of muscles and biological structures. These ED-based devices, known
as actuators, are capable of exhibiting shape change in response to an applied
electric current. In order for these actuators to efficiently exhibit this shape
change, the EDs that constitute them must be flexible and have a high dielectric
constant.
In this thesis different perovskite-type nanoparticles of high dielectric constants
were used as filler materials in SEBS and their influence on the dielectric and
mechanical properties of the resulting nanocomposites was studied. The
nanoparticles used were barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) or
barium and strontium titanate (BaTiO3-SrTiO3). Likewise, SEBS grafted with
itaconic acid (SEBS-g-AI) was prepared, reaching a maximum of 2.06 % by
weight of grafted itaconic acid (IA). SEBS-g-AI was used to facilitate the
homogeneous dispersion of perovskite type nanoparticles in the SEBS matrix.
Likewise, the use of dioctyl phthalate, dioctylsebacate and triphenyl phosphate
as plasticizers for SEBS was evaluated to modulate the mechanical properties of the nanocomposites. The use of dioctylphthalate as plasticizer allowed to
prevent the drastic increase of rigidity of the SEBS promoted by the use of the
perovskite type nanoparticles. The nanocomposite containing 20 phr (parts per
100 polymer) of dioctiftalate and 10 phr of SrTiO3 nanoparticles presented lower
stiffness than SEBS, where the Young's modulus decreased by 11%. However,
the Young's modulus of the nanocomposite with 30 phr of BaTiO3, increased by
35% compared with that of SEBS but without affecting the elongation at
breakage of the composite
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/169828 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Araya Arancibia, Mireya Carolina |
| Contributors | Basualto Flores, Carlos |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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