Production and characterization of nanocellular polymers based on nanostructured pmma blends and pmma nanocomposites

Resumen

Uno de los desarrollos más recientes y prometedores en el desarrollo de polímeros celulares avanzados es la reducción del tamaño de celda a la escala nanométrica, obteniendo lo que se conocen como polímeros nanocelulares. Estos materiales presentan una interesante combinación de propiedades debido al tamaño nanométrico de sus celdas y paredes celulares, tales como una baja conductividad térmica, mejores propiedades mecánicas y la posibilidad de producir materiales porosos con cierta transparencia. El mayor desafío a la hora de fabricar e investigar estos materiales radica en su compleja producción, ya que se requiere crear un millón más de celdas que en un polímero celular convencional, manteniendo su tamaño en la nanoescala. La presente tesis se centra en investigar sobre la producción y la estructura de polímeros nanocelulares. En concreto, el principal objetivo de esta investigación es la producción y caracterización de polímeros nanocelulares aprovechando el mecanismo de nucleación heterogénea, utilizando tanto nanopartículas como polímeros nanoestructurados. Se ha desarrollado un estudio sistemático utilizando diferentes formulaciones basadas en polimetilmetacrilato (PMMA) con distintos agentes nucleantes, tanto nanopartículas como polímeros que dan lugar a mezclas nanoestructuradas. Se han estudiado de forma sistemática los distintos parámetros involucrados en el proceso: efecto del contenido y tipo de agente nucleante, ventana de procesado, estructura de los materiales obtenidos, etc. De manera simultánea, se han caracterizado las propiedades mecánicas y térmicas de algunos de estos materiales. Como resultado de esta investigación se ha llegado a un conocimiento profundo sobre los mecanismos de nucleación y espumado de sistemas heterogéneos basados en PMMA. Se han identificado las rutas más prometedoras de producción, se han establecido los límites de las estrategias empleadas y se han trazado las líneas de trabajo futuro para continuar en el desarrollo de estos prometedores materiales. La presente tesis es parte de las actividades de investigación desarrolladas en el Laboratorio CellMat del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Valladolid y ha sido supervisada por el Prof. Dr. Miguel Ángel Rodríguez-Pérez, director de este laboratorio. Esta tesis pertenece al área de investigación de Polímeros Nanocelulares, la línea de investigación más reciente de CellMat. Esta tesis se ha escrito como compendio de nueve publicaciones, seis de las cuales ya han sido publicadas en revistas internacionales. Además, esta tesis reúne los requerimientos para ser acreditada con Mención Internacional.