Funcionalización, micro/nanoestructuración de superficies esféricas y planas : preparación de materiales híbridos /

Abstract

El principal desafío en la actualidad para la ciencia de los polímeros es el desarrollo de nuevos materiales capaces de cumplir funciones específicas. Los materiales funcionalizados poseen aplicaciones en diversas áreas de la ciencia y la tecnología, como una consecuencia de la relación entre la estructura y las propiedades que presentan. La polimerización radicalaria convencional (PR) se emplea para producir anualmente 100 millones de toneladas de polímeros, con miles de diferentes composiciones. Sin embargo, el control de la arquitectura en estos polímeros es muy limitado. En el grupo de trabajo, se han sintetizado polímeros y superficies funcionalizadas mediante el uso de polimerización radicalaria de injerto y dendronización por la vía convergente (unión de dendrones a los grupos funcionales presentes en una cadena polimérica). En ambos casos, la obtención de materiales ramificados llevó a interesantes propiedades en relación a su comportamiento físicoquimico, como así también a sus potenciales aplicaciones. Sin embargo, la metodología de síntesis empleada (polimerización radicalaria convencional), no permitió realizar un control estricto del largo de la cadena de injerto o del grado de dendronización. En este contexto, se ubica el presente trabajo de Tesis Doctoral titulado: Funcionalización, micro/nano-estructuración de superficies esféricas y planas: Preparación de materiales híbridos. En el que se ha propuesto la obtención de materiales híbridos con funcionalidad específica, mediante la preparación de polímeros multirramificados donde la densidad de ramificación, el grado de polimerización, el largo y la funcionalidad de las cadenas pendientes, sean controlados mediante Polimerización Radicalaria por Transferencia Atómica (ATRP por sus siglas en inglés). Esta Tesis ha sido organizada en 5 partes. La Parte 1, contiene la introducción y los objetivos generales, ofreciendo una revisión de los principales antecedentes y conceptos relacionados con la temática abordada, para luego plantear los objetivos de este trabajo. En la Parte 2, denominada modificación química de superficies planas, se discute la funcionalización de películas de polipropileno con poli(glicidil metacrilato) (PGMA) mediante ATRP. PGMA fue el sitio de anclaje para la incorporación de la enzima glucosa oxidasa, la cual es capaz de actuar como un agente antimicrobiano. Este desarrollo permitió el estudio de la reacción de ATRP, como metodología de injerto superficial de polímeros y además, el material obtenido demostró poseer potencial aplicación como envase activo antimicrobiano. Posteriormente, en la modificación química de superficies esféricas, Parte 3, el estudio se condujo hacia la formación de nanomateriales híbridos funcionales en base a nanopartículas inorgánicas de TiO2 y polímeros de características hidrofóbicas. Para ello, se empleó el proceso de silanización a fin de inmovilizar sobre las nanopartículas el iniciador de ATRP, y posteriormente fueron optimizadas las condiciones de reacción para el injerto de poliestireno y poli(acril behera). En este caso, los nanomateriales híbridos sintetizados, presentaron potencial aplicación para el tratamiento de superficies con alto grado de nanoestructuración y características hidrofóbicas. Una vez obtenidos en la Parte 3 los nanomateriales híbridos con funcionalidad hidrofóbica, se procedió a utilizarlos como unidades de construcción a fin de producir la nanoestructuración de barras de polipropileno en la Parte 4, llamada modificación química de superficies planas usando superficies esféricas funcionalizadas. El procedimiento realizado en esta parte del trabajo permitió construir superficies superhidrofóbicas con un control de su estado de mojabilidad. Finalmente, la Parte 5 presenta las consideraciones finales de este trabajo, conteniendo conclusiones generales, proyecciones y producción científica (publicaciones científicas, presentaciones a congresos, simposios y jornadas, premios obtenidos y divulgación científica). Se concluye que la selección estratégica y la implementación de ATRP permitieron en todos los casos estudiados, obtener polímeros multirramificados funcionalizados donde, la densidad de ramificación, el grado de polimerización, el largo y la funcionalidad de las cadenas pendientes, fueron controlados. En esta Tesis Doctoral, se evidenció la importancia de que un manejo adecuado de la estructura química y de la morfológica superficial, conduce a las propiedades deseadas, y por ende, a aplicaciones particulares. La consecución de esta Tesis de Doctorado fue posible gracias a la colaboración y al trabajo conjunto de investigadores de distintas áreas. Se espera que el desarrollo de este Trabajo se destaque fundamentalmente por su carácter multi e interdisciplinario y por marcar la iniciación de nuestro Grupo de Investigación en el estudio de ATRP para la construcción de materiales funcionalizados.