Diseño y caracterización de sistemas nanoestructurados a partir de copolímeros SBM

Résumé

El ánimo de este trabajo de investigación ha sido sumarse a las opiniones más optimistas en el campo de la nanotecnología y tratar de hacer un aporte en el desarrollo de una más de las piezas de su engranaje; la elaboración de materiales nanoestructurados con propiedades a medida. Para ello, se ha analizado la influencia de diversos parámetros termodinámicos en la nanoestructuración de copolímeros tribloque del tipo ABC simétricos y asimétricos, con el objetivo de controlar la morfología final obtenida y, por tanto, la capacidad de obtención de sistemas nanoestructurados a solicitación para su posterior empleo en aplicaciones concretas. De esta forma, en el capítulo 1 se describen los diferentes mecanismos de segregación de bloques propuestos en la literatura para estos materiales, haciendo un recorrido por las morfologías posibles, para después describir los principales métodos de nanoestructuración que se emplearán a lo largo de la tesis. El capítulo 2 se ha centrado en la caracterización química de tres copolímeros tribloque poliestireno-b-polibutadieno-b-polimetilmetacrilato (SBM) suministrados por Arkema sin purificar, esto es, conteniendo restos de copolímero dibloque poliestireno-b-polibutadieno (SB) y homopolímero poliestireno (S) derivados de su proceso de síntesis. De esta forma, se ha determinado la masa molecular global de los copolímeros, así como la relación entre sus bloques constituyentes, elaborando un protocolo de purificación que permitirá separar y cuantificar las mencionadas impurezas del copolímero. En el capítulo 3 se describen los métodos empleados para la preparación de películas de espesor controlado a partir de los copolímeros SBM previamente purificados. Para la elaboración de dichas películas se han empleado disolventes selectivos de los bloques, de forma que se provoque la segregación de los mismos en función de la composición del copolímero y de la naturaleza del disolvente. De la misma forma, en el capítulo 4, se han preparado mezclas de los anteriores copolímeros con homopolímeros análogos a sus bloques constituyentes y con otros copolímeros SB y SBM. En ambos capítulos se ha realizado un minucioso estudio de la morfología final de las películas obtenidas mediante microscopía de fuerza atómica (AFM). El trabajo ha permitido prever nanoestructuras a través del conocimiento de la composición de los copolímeros o de sus mezclas cumpliendo así con el objetivo propuesto. Una vez conocidas las posibilidades de nanoestructuración de los copolímeros SBM, en el capítulo 5 se ha iniciado el escalado a una aplicación práctica a través de un proceso de obtención de mallas nanoestructuradas a partir de la técnica del electrohilado. La incorporación de las propiedades de nanoestructuración de los copolímeros de bloque a la facilidad de obtención de porosidad y amplias superficies por unidad de área que aporta la técnica del electrohilado, permitirá la confección de sistemas con gran aplicación práctica en diversos campos, como pueden ser la obtención de membranas de filtración o industria textil, entre otros, en el caso de los copolímeros SBM. Para finalizar, en el capítulo 6 se encuentran las principales conclusiones del presente trabajo de investigación, así como las líneas futuras de investigación propuestas que pudieran dar continuidad al mismo. Tras él, se ha añadido una sección de anexos donde se recogen los índices de las figuras y las tablas incluidas en esta memoria, así como un listado de las abreviaturas y los símbolos empleados a lo largo de la misma.