Producción de nanopartículas híbridas de poliestireno/polibutadieno con bajo impacto medioambiental mediante polimerización en miniemulsión

Abstract

En este trabajo de tesis se investiga la síntesis de nanopartículas híbridas de poliestireno/polibutadieno, con nanoestructura controlada y bajo contenido de compuestos orgánicos volátiles (VOCs), para su potencial aplicación en plásticos nanoestructurados reforzados, mediante un proceso de bajo impacto medio ambiental como lo es la polimerización en miniemulsión. Para esto, se abordaron problemas ligados a la síntesis como: i) el empleo de diferentes sistemas de iniciación y el estudio de su influencia sobre la cinética de polimerización y la nucleación de partículas; ii) la polimerización con altos contenidos de sólidos para que el proceso resulte de interés industrial; iii) la reducción del monómero residual en los látex mediante diferentes alternativas de post-polimerización, para obtener un producto con bajo contenido de VOCs; y iv) la influencia de las condiciones de polimerización y post-tratamiento sobre la microestructura del polímero, y la morfología de las partículas híbridas en el látex. Finalmente, se realizó un estudio preliminar del desempeño de los principales materiales sintetizados en cuanto a sus propiedades macroscópicas, considerándose su relación con la microestructura y la morfología de las nanopartículas, controladas en el proceso de síntesis.

This Thesis presents the synthesis of hybrid polystyrene / polybutadiene latexes through a low environmental impact process, such as the miniemulsion polymerization, with the aim of obtaining nanoparticles with controlled nanostructure, low content of volatile organic compounds (VOCs), and with potential applications as reinforced materials. Different aspects related to the considered process were addressed: i) the use of different initiation systems, studying their influence on the polymerization kinetics and particle nucleation; ii) the polymerization with high solids, that increase the industrial interest of the proposed process; iii) the reduction of the residual monomer in the latexes by different post-polymerization methods, obtaining a product with low content of VOCs; and iv) the influence of polymerization and post-polymerization conditions on the polymer microstructure and nanoparticles morphology. Finally, a preliminary study of macroscopic properties of the main synthesized materials was also presented, considering its relationship with the polymer microstructure and the nanoparticles morphology, controlled during the synthesis.