Análisis de las relaciones morfología-propiedades en nanocompuestos basados en matrices de copolímeros de bloque

Abstract

El objetivo principal de la presente investigación ha sido desarrollar una nueva clase de materiales nanocompuestos orgánicos-inorgánicos basados en la capacidad de los copolímeros de bloque de auto-organizarse promoviendo la dispersión de nanopartículas, así como relacionar las diferentes morfologías obtenidas con las propiedades finales de los nanocompuestos. Para generar la nanoestructuración de estos nanocompuestos basados en copolímeros de bloque, como el poli(estireno-b-isopreno-b-estireno) (SIS) y el poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS) en nanopartículas de plata, se han utilizado los conceptos de compatibilización y confinamiento. Es decir, las nanopartículas inorgánicas se confinaron en una sola fase del copolímero de bloque mediante tratamientos superficiales y su funcionalización física. En particular, se utilizaron surfactantes (el cloruro de tetrametilamonio, TMAC, y el dodecanotiol, DT) para favorecer la interacción entre las nanopartículas inorgánicas y la matriz polimérica. Teniendo en cuenta los cálculos teóricos de los parámetros de solubilidad obtenidos mediante la teoría de Hoftizer-Van Krevelen, y la electronegatividad propia de los diferentes elementos, los dos surfactantes elegidos tienen una muy buena compatibilidad con el bloque de estireno favoreciendo la localización de las nanopartículas de plata en este bloque.

The main goal of the research reported here was to develop a new class of organic-inorganic nanocomposite materials based on self-organized block copolymers with well dispersed nanoparticles, as well as to relate the different morphologies obtained with the final properties of the nanocomposites, providing a bottom-up route for designing new nanostructured materials with tailored structural and functional properties. The nanostructuration has been analyzed on nanocomposites based on block copolymers, such as poly (styrene-b-isoprene-b-styrene) (SIS) and poly (styrene-b-butadiene-b-styrene) (SBS) with the addition of silver nanoparticles, applying compatibilization and confinement concepts. That is, metallic inorganic nanoparticles were confined in one phase of the block copolymer with the aid of surface treatments and physical functionalization. In particular, surfactants have been used (tetra methyl ammonium chloride, TMAC, and dodecanethiol, DT) to favor the interaction between the inorganic nanoparticles and the organic polymer matrix. As confirmed by the theoretical calculations of the solubility parameters obtained by the Hoftizer-Van Krevelen theory, and the electronegativity of the various elements itself, both surfactants chosen have a very good compatibility with the styrene block favoring the location of nanoparticles silver in this block.