Synthesis, foaming kinetics and physical properties of cellular nanocomposites based on rigid polyurethane

Abstract

Durante los últimos años, la inclusión de partículas a la matriz polimérica de espumas de poliuretano (PU) termoestable ha permitido excelentes mejoras de una amplia variedad de características físicas. Sin embargo, en muchos casos esta estrategia puede modificar el proceso de espumado, lo que da lugar a consecuencias inesperadas en la morfología final de la matriz de PU y en la estructura celular. Es decir, algunas propiedades pueden mejorar, pero otras pueden empeorar. Por esta razón, es muy importante comprender cómo se modifica el proceso de espumado cuando se incorporan partículas en las espumas de PU, ya que de este modo se podría ayudar a corregir un posible desequilibrio en las reacciones, mediante la optimización de la formulación. El trabajo de investigación descrito en la presente Tesis Doctoral se centra principalmente en desarrollar una metodología para permitir el estudio del proceso de espumado de PU termoestable. Esta metodología se ha basado en el uso de las siguientes técnicas complementarias: espectroscopia de FTIR, expandometría infrarroja, medidas de temperatura interna y radioscopia de rayos X. La apropiada aplicación de estas técnicas ha permitido entender el efecto que genera la adicción de diferentes partículas (nanosilicas, nanoclays, óxido de grafeno, etc) sobre el proceso de espumado, tanto desde un punto de vista químico (cinética de reacción y morfología de la matriz polimérica seguidas por espectroscopia de FTIR y evolución de la temperatura interna medida con termopares), como desde el punto de vista físico (cinética de expansión seguida por expandometría infrarroja y evolución de la estructura celular interna monitoreada mediante radioscopia de rayos X). Además, la información obtenida con la metodología desarrollada ha permitido optimizar las formulaciones reforzadas con partículas para obtener efectos positivos en todas las propiedades de las espumas finales. La presente Tesis Doctoral se ha desarrollado 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 y el Prof. Dr. Fernando Villafañe González. El conocimiento desarrollado durante esta tesis ha sido aplicado tanto en proyectos públicos como en proyectos en colaboración con empresas del sector de la construcción, refrigeración, automóvil, etc. La tesis consta de ocho publicaciones en revistas internacionales y cumple con los requerimientos para ser acreditada con Mención Internacional.