Sintesis de un recubrimiento compuesto Poliamidaimida-CNT

Marco Teórico para la síntesis de un esmalte para alambre magneto PAI/MWCNT con propiedades de alto desempeño

Keywords: materiales compuestos, nanotubos de carbono, MWCNT, poliamida-imida, PAI.

Abstract
Los esmaltes para alambre magneto poliamida-imida (PAI) poseen buena procesabilidad y resistencia térmica, y su síntesis es relativamente sencilla, lo que los hace interesantes paramejorar sus propiedades mecánicas y eléctricas. Los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) poseen propiedades mecánicas y eléctricas impresionantes, y han sido utilizados para reforzar diversas matrices poliméricas, logrando materiales compuestos con mejores propiedades. Un factor determinante en las propiedades de un polímero nanoestrcuturado es la dispersión de refuerzo en la matriz. Se halogrado la dispersión adecuada de los MWCNTs funcionalizados mediante polimerización in-situ de los MWCNTs con la resina PAI.

1. Introducción
Los polímeros reforzados con nanopartículas son una de las nuevas clases de materiales avanzados, esto se debe a que sacan provecho tanto de las propiedades de la nanopartícula (ej. , rigidez y estabilidad térmica) como del polímero (ej. , flexibilidad,ductilidad, procesabilidad). De entre los polímeros utilizados como aislantes para alambre magneto, la resina poli(amida-co-imida), PAI, es de gran interés ya que se trata de un plástico de ingeniería de alto desempeño que cuenta con unas propiedades mecánicas destacables, un bajo coeficiente de expansión térmica, y una excelente estabilidad química. Además, tiene propiedades sinergéticas debido aque posee características tanto de poliamidas como de poliimidas en su estructura molecular. La resina PAI ha sido ampliamente utilizada para dispositivos de alta resistencia al desgaste, como aislamiento eléctrico de alambre magneto, y como medio de filtración debido a su alta estabilidad contra ácidos fuertes y a la mayoría de los compuestos orgánicos a alta temperatura. Esta resina es uncandidato prometedor como material matriz para compósitos híbridos ya que sus grupos carboxilo pueden inducir enlaces hidrógeno e iónicos [1]. El PAI disuelto en solventes polares como la N-Metil-Pirrolidona es ampliamente usado como aislamiento eléctrico en la fabricación de alambre magneto de alta clase térmica. Se puede utilizar como sobre capa de películas poliéster o poliésterimida para dar alambresde clase térmica 200, o sólo sobre el conductor para dar alambres clase térmica 220. El PAI es un material con muy buena procesabilidad y resistencia térmica, y su síntesis es relativamente sencilla. Por estas razones resulta deseable mejorar varias de sus características. Se ha demostrado que la adición de cargas inorgánicas a esmaltes para alambre magneto logra mejorar propiedades mecánicas dela película curada tales como el Módulo de Young, el porcentaje de elongación y la resistencia a la tensión [2], así como también propiedades eléctricas como la resistencia al efecto corona [3]. El nanotubo de carbono (CNT) es un material que posee propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas sorprendentes debido a su alta relación de aspecto y a su particular arreglo hexagonal de carbonos en formade fulerenos tipo tubo [1]. Cuando se han requerido propiedades de alto desempeño en aplicaciones especiales, los CNTs se han utilizado mediante su incorporación en varias matrices, creando así materiales compuestos de alto desempeño. Existen dos tipos principales de CNTs que son los de mayor uso comúnmente, nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNT) y nanotubos de carbono de pared múltiple(MWCNT). Las paredes de los SWCNTs son látices construídas a partir de hexágonos de carbono, mientras que los MWCNTs se conforman de un número de SWCNTs anidados con fuertes fuerzas de van der Waals entre ellos. Sin embargo, su uso resulta problemático debido a la aglomeración causada por las fuerzas de van der Waals entre los tubos, y a su alta energía de superficie debido a la fuerte curvatura...