Sistemas poliméricos epoxídicos semi-interpenetrados con polifenilsulona: estudio cinético y caracterización - Cedeño, Asdrúbal Jesús (Universidad Autónoma Metropolitana, 2006)
En este trabajo se estudió el efecto de la adición del termoplástico lineal polifenilsulfona (PPSU), sobre la cinética de reacción y las propiedades térmicas, dinámico mecánicas y mecánicas finales, de dos resinas epoxídicas basadas en diglicidil éter de bisfenol – A (DGEBA), curada con dos aminas con diferentes estructuras centrales: la diaminodifenilmetano (DDM) y la diaminodifenilsulfona (DDS). El estudio cinético y la caracterización se realizaron mediante calorimetría diferencial de barrido, DSC estándar y modulado, usada bajo condiciones isotérmicas y dinámicas; análisis dinámico mecánico, DMA, espectroscopia infrarrojo, IR, y ensayos mecánicos de compresión, dureza e impacto. La cinética del curado se discutió en el marco de cuatro modelos cinéticos: Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa, la cinética de orden n y el modelo autocatalítico desarrollado por Kamal. Para describir la reacción de curado en su última etapa, usamos la relación semiempírica propuesta por Chern y Poehlein para considerar la influencia de la difusión sobre la rapidez de reacción. El mecanismo de curado, para los sistemas donde el agente de curado fue la DDM, es de naturaleza autocatalítico y aquellos curados con DDS siguieron una cinética de orden n, a pesar del contenido de PPSU y ambos mecanismos se hacen muy controlado por la difusión conforme aumenta el contenido de PPSU y conforme la temperatura de curado disminuye. El tiempo de vitrificación de los sistemas se obtuvo mediante los cambios en el módulo complejo de la capacidad calorífica, exhibiendo una fuerte dependencia con el contenido de PPSU. Finalmente, las propiedades mecánicas de los sistemas estudiados fueron mejoradas considerablemente con el contenido de PPSU, la cual disminuyó la fragilidad de los sistemas ensayados.; In this work we studied the effect of the addition of the linear thermoplastic polyphenyl sulfone (PPSU) on the cure kinetics and the thermal, dynamic mechanical, and ultimate mechanical properties of two resins based on diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), cured with two amines with different central structures: 4,4´- diaminodiphenyl methane (DDM) and 4,4´-diaminodiphenyl sulfone (DDS). The kinetic study and the characterization process have been carried out by using differential scanning calorimetry, DSC, and temperature modulated DSC (TMDSC), under isothermal and dynamic conditions; dynamic mechanical analysis (DMA); infrared spectroscopy, IR; and with compression, hardness, and impact mechanical tests. The curing kinetics was discussed in the framework of four kinetics models: Kissinger, Flynn-WallOzawa, order n, and the autocatalytic model developed by Kamal. To describe the cured reaction in its latter stage, we have used the semiempirical relationship proposed by Chern and Poehlein for take into account the influence of diffusion on reaction rate. When the curing agent was DDM the cure mechanism for the studied system remained broadly autocatalytic, and when the epoxy was cured with DDS the cure mechanism obeyed an order n reaction kinetics, both regardless of PPSU content, and all they become far more diffusion controlled at higher contents of PPSU and lower cure temperatures. The vitrification time of the resins was obtained with TMDSC by following the changes on the complex modulus of heat capacity, and exhibited a strong dependence on the PPSU content in the semi-IPN systems. Finally, the mechanical properties of the studied systems were significantly improved with the PPSU content.