Ingeniería y Ciencia de los Materiales

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    Síntesis de hidrogeles ph- y termosensibles a partir del ácido acrílico/acrilato de sodio y macromonómeros de 2-ciclopropil-2-oxazolina
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-09-20) Suarez Gavidia, Carlos Ruben; Rueda Sánchez, Juan Carlos
    En la presente tesis se estudió la síntesis de macromonómeros de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) y su copolimerización con ácido acrílico o acrilato de sodio y acrilamida en presencia de bisacrilamida, como agente entrecruzante, para la obtención de hidrogeles sensibles al pH y a la temperatura. Se sintetizó un macromonómero de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) mediante una polimerización catiónica “viva” por apertura de anillo del monómero 2-ciclopropil-2-oxazolina, la cual fué iniciada por el clorometilestireno en presencia de yoduro de sodio a 78 °C en acetonitrilo. Mediante este método, que fue desarrollado por el Prof. Juan Rueda, se consiguió obtener un macromonómero de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) con un grupo vinilo en un extremo de la cadena polimérica y un grado de polimerización de 25 unidades monoméricas. El macromonómero se caracterizó mediante resonancia magnética nuclear. Con el macromonómero de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) anteriormente mencionado se logró obtener hidrogeles a partir de su copolimerización radicalaria con acrilato de sodio o ácido acrílico, acrilamida y bisacrilamida, utilizando como sistema iniciador al peroxodisulfato de sodio/tetrametiletilendiamina. El macromonómero y el ácido acrílico/ acrilato de sodio le otorgaron al hidrogel sensibilidad a la temperatura y a los cambios de pH, respectivamente. Los hidrogeles fueron caracterizados por su rendimiento, absorción de agua, sensibilidad a la temperatura y al pH. Así como, por resonancia magnética nuclear, espectrometría infrarroja y por análisis mecánico dinámico de compresión. La tesis se realizó en el Laboratorio de Polímeros de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y en el Instituto Leibniz de Investigaciones en Polímeros de Dresden (IPF), Alemania, gracias a que la presente tesis formó parte de un proyecto de investigación conjunta entre la PUCP y el IPF, respaldado por el Servicio Alemán de Intercambio Académico (DAAD) y el Fondo Nacional de Desarrollo Científico Tecnológico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT).
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    Caracterización eléctrica de biocompuestos de celulosa bacteriana reforzada con grafeno y nanotubos de carbono
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-08-10) Ccorahua Santo, Robert Jose; Torres García, Fernando Gilberto
    Actualmente, los biopolímeros son alternativas atractivas para aplicaciones energéticas. Debido su fácil obtención, sus buenas propiedades físicas y químicas, su fuente renovable, su alta biodegradabilidad y su fácil reforzamiento, los biopolímeros se comportan como matrices apropiadas para generación de compuestos con una mejora en conductividad eléctrica. A partir de los biocompuestos eléctricamente conductores, y debido a su degradabilidad, se puede diseñar dispositivos sostenibles para energías renovables. En este trabajo se elaboró dos tipos de biocompuestos conductores en una matriz de celulosa bacteriana (BC) utilizando un método de filtración por vacío y un posterior tratamiento químico para elevar sus propiedades. El primer biocompuesto fue elaborado con refuerzo de óxido de grafeno reducido (RGO) y el segundo, con nanotubos de carbono multipared (MWCNT). Ambos films biocompuestos fueron sometidos a distintos tiempos de tratamiento previo con vapores de hidracina y se midió su conductividad eléctrica en el plano del film. Posteriormente, los biocompuestos con las mejores conductividades eléctricas fueron usados para acomplejarlos con una sal rédox (NH4I) y caracterizar su conductividad iónica a través del film. Las conductividades eléctricas más altas de los biocompuestos BC/RGO y BC/MWCNT fue de 0.12 S/cm y 12 S/cm respectivamente; en el caso del BC/RGO esta se alcanzó con una concentración de 30% RGO y con 15 min de tratamiento con hidracina, para el caso de los BC/MWCNT, la conductividad más alta se alcanzó con 9% de concentración MWCNT. Los análisis de espectroscopía de Raman confirmaron que los biocompuestos BC/RGO sometidos al tratamiento de hidracina contenían RGO con menor número de defectos funcionales sobre la red de grafeno. Estos defectos funcionales corresponderían a grupos carboxilo, cetona e hidroxilos. En cuanto a los biocompuestos BC/MWCNT, después del tratamiento de hidracina la conductividad se redujo a la mitad, lo que se atribuiría a el incremento de defectos del tipo amina sobre la superficie de los nanotubos. Los biocompuestos acomplejados con sal fueron caracterizados y se halló que en ambos casos la conductividad iónica aumenta con la concentración de sal. Además, los MWCNT otorgan mayor conductividad iónica que el RGO a la matriz de BC, 10-4 S/cm y 10-5 S/cm, respectivamente. Sin embargo, se halló que la estabilidad eléctrica fue mayor para los biocompuestos con RGO.