Estudio cinético del proceso de curado asociado a la reacción de un complejo de inclusión DGEBA/γ-CD y una amina

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dc.contributor.advisor González Benito, Francisco Javier
dc.contributor.author Flores Borrell, Juan Carlos
dc.date.accessioned 2014-02-21T07:50:21Z
dc.date.available 2014-02-21T07:50:21Z
dc.date.issued 2013
dc.date.submitted 2013-10-31
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/18328
dc.description.abstract En este proyecto se estudia la cinética asociada a la reacción de curado de un nuevo monómero diepoxídico con una diamina convencional. En particular el monómero en cuestión es un complejo de inclusión, DGBA-B-CD, procedente de la encapsulación del diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) en el interior del oligosacárido cíclico B-ciclodextrina (B-CD). La amina utilizada fue 1, 5 – diamino -2-metilpentano (MDAP). Las matrices termoestables epoxídicas son una de las familias de polímeros más utilizadas gracias a sus buenas propiedades físicas, mecánicas y eléctricas. No obstante, su fragilidad, debido en general a su alto grado de entrecruzamiento, es quizás la característica a tener más en cuenta debido a que para muchas aplicaciones es necesario aumentar la tenacidad de estos materiales. Por tanto, una posible solución es su modificación. Uno de los métodos más empleados en el tratamiento de resinas epoxi es la inclusión de un modificador termoplástico que puede mejorar de forma notable la tenacidad de fractura sin disminuir las propiedades térmicas y mecánicas. En este trabajo se ha realizado un estudio cinético tanto del sistema epoxi sin complejo como del sistema epoxi con complejo con objeto de averiguar las implicaciones de añadir parte del monómero en forma de complejo de inclusión en la reactividad final y cinética del proceso de curado epoxi-amina. El proceso de curado se ha realizado para 3 sistemas. En el primero se ha hecho reaccionar la resina epoxi DGEBA directamente con la amina MDAP. Para los sistemas restantes se han añadido a la mezcla de reacción distintos porcentajes en peso del complejo de inclusión; 5% para el segundo y un 10% para el tercero. En cada sistema se han preparado un total de 5 muestras y se han realizado los curados a cinco temperaturas, 55°C, 60°C, 70°C, 80°C y 85°C finalizando en todos los casos con un proceso de postcurado a 150°C durante una hora. La técnica de análisis instrumental empleada para realizar los seguimientos de los curados ha sido la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), utilizándose la región del infrarrojo cercano (7500 – 4000 cm-1). En particular se siguió la desaparición de grupos epoxi a partir de la disminución de la absorbancia asociada a la banda centrada a 4530 cm-1 y la desaparición de los grupos amino primarios a partir de la disminución de la absorbancia asociada a la banda centrada a 4940 cm-1. El análisis cinético se realizó mediante la utilización de dos modelos uno mecanístico y otro que se podría denominar de “conversión equivalente o isoconversional” pudiéndose obtener al final las energías de activación asociadas al proceso.
dc.description.abstract In this project the kinetic associated with the curing reaction of a new diepoxide monomer with a conventional diamine is studied. In particular, the monomers used are: diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and an inclusion complex fromed by the encapsulation of DGEBA within the cyclic oligosaccharide γ -cyclodextrin (γ -CD). As the hardener of the epoxy based system 1, 5 - diamino-2-methylpentane (MDAP) was used. Epoxy based thermosets belong to a family of the most used polymers due to its good physical, mechanical and electrical properties. However, their brittleness, generally due to their high degree of crosslinking, may be detrimental for certain applications, due to this efforts must be focused to increase or improve the toughness of these materials. A possible solution is to modify them. One of the methods most used is to prepare polymer blends by the addition of a thermoplastic modifier that can improve significantly the fracture toughness without decreasing the mechanical and thermal properties. In this work, the effect of using different amounts of DGEBA-CD inclusion complex on the epoxy-Amine cure kinetics was studied. The curing process was monitored isothermically by Fourier transformed infrared spectroscopy in the near range (FT-NIR). Spectra were recorded between 7500 and 4000 cm-1. In particular, the epoxy groups disappearance was monitored from the absorbance decrease associated with the band centered at 4530 cm-1 while the disappearance of the primary amino groups was monitored from the decrease in absorbance associated with the band centered at 4940 cm-1. Three 3 systems were studied in which the epoxy:amine stoichiometry remained constant (0%, 5% and 10% by weight of complex DGEBA-CD). Five samples were prepared and cured at five temperatures, 55 °C, 60 °C, 70 °C, 80 °C and 85 °C for every system. In all cases a post-curing process at 150 °C for one hour was carried out. Kinetic analysis was performed using two models: mechanistic and the so-called isoconversional from which apparent activation energies associated with the cure process were obtained.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso spa
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Polímeros
dc.subject.other Ensayo de materiales
dc.subject.other Matrices termoestables epoxídicas
dc.subject.other Estudio cinético
dc.title Estudio cinético del proceso de curado asociado a la reacción de un complejo de inclusión DGEBA/γ-CD y una amina
dc.type masterThesis
dc.subject.eciencia Materiales
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Ingeniería Industrial
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química
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