| Summary: | 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
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