Desarrollo de nuevos materiales compuestos ablativos para aplicaciones de alto desempeño

El Plan Espacial Nacional tiene como uno de sus principales objetivos el acceso al espacio desde Argentina, para poder poner en órbita satélites de construcción local. Para ello, la Comisión de Actividades Espaciales (CONAE) está desarrollando un vehículo lanzador (Tronador II) y se ha enfrentado a numerosos desafíos tecnológicos. Uno de ellos ha sido el de poder contar con un material para la protección térmica de los motores, que se ven sometidos a muy altas temperaturas y erosión por los gases de combustión expulsados a gran velocidad. En este marco, el objetivo de esta tesis es encontrar una alternativa a los materiales compuestos tradicionalmente utilizados como sistemas de protección térmica. Para lograr el objetivo, se trabajó sobre el proceso de síntesis de resinas fenólicas y el procesamiento de materiales compuestos reforzados con fibras continuas para luego evaluar su comportamiento en condiciones de servicio simuladas (exposición a la llama oxiacetilénica). Con el fin de obtener una resistencia a la ablación superior y poder emplear menores espesores de recubrimiento protector, se estudió el efecto de incorporar nanorefuerzos a la matriz del material compuesto. En la caracterización de los materiales se obtuvieron resultados promisorios, en cuanto a que se logró disminuir la velocidad de erosión e incrementar el grado de aislación del material en relación a los sistemas tradicionales, incorporando partículas mesoporosas de sílice, cuya síntesis fue optimizada. Por lo tanto fue posible desarrollar formulaciones originales basadas en materiales compuestos con fibras aptas para ser utilizadas como sistemas de protección térmica ablativos.One of the main objectives of the National Space Plan is the access to the space from Argentina to put local satellites into orbit. To this end, the National Commission of Space Activities (CONAE) is developing a launch vehicle (Tronador II). One of the challenges has been to have a material for the thermal protection of motors, which are subjected to very high temperatures, heat fluxes and erosion. In this context, the objective of this thesis is to find an alternative to the traditionally used thermal protection systems. For that, the synthesis of phenolic resins and the processing of continuous fiber reinforced composites were studied, evaluating their behavior under simulated conditions (oxyacetylene torch test). In order to obtain a superior ablation resistance and to use smaller thicknesses of protective coating, the effect of the incorporation of nanoreinforcements to the matrix was evaluated. From the characterization of the materials promising results were obtained, it was possible to reduce the erosion rate and increase the degree of insulation relative to the traditional systems by the incorporation of synthesized mesoporous silica particles. It was therefore possible to develop original formulations based on fiber reinforced composite materials suitable for use as ablative thermal protection systems.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Revalorización y reciclaje de caucho mediante técnicas de devulcanización

La disposición final de neumáticos fuera de uso (NFU) es un problema a nivel mundial, y Argentina no es la excepción. Una vez que los neumáticos llegan al final de su vida útil, lo más común es depositarlos en rellenos sanitarios y apilarlos al aire libre. Estos apilamientos proporcionan un ambiente propicio para el crecimiento de roedores y mosquitos, generan contaminación medioambiental, y provocan incendios inesperados, es por ello que no son recomendados. En los últimos años se ha dado un fuerte impulso a nivel internacional, tanto en el sector industrial como científico, para desarrollar soluciones a esta problemática. En nuestro país se estima que la generación de NFU supera las 100.000 toneladas anuales, y casi la mitad de esta cifra se genera en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y el Conurbano bonaerense. Las restricciones para disponer NFU en rellenos sanitarios se están imponiendo cada vez en más países, lo que indica la urgencia de desarrollar métodos de revalorización mediante reciclado y/o reuso que sean amigables con el medio ambiente. Además de los NFU, los residuos de las industrias que producen partes y/o productos de caucho, y dichos materiales al final de su vida útil se suman a la problemática descripta. Es por ello que el presente proyecto propone explorar la técnica de devulcanización de caucho mediante el uso de microondas. Se analizará la posibilidad de utilizar el caucho devulcanizado como refuerzo en materiales compuestos de matriz epoxi, para mejorar su resistencia al impacto. Dichos compuestos serán de alto valor agregado y podrán ser utilizados en la industria aeroespacial, entre otras.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Study of the ablative properties of phenolic/carbon composites modified with mesoporous silica particles

Mesoporous silica particles and carbon black were selected as fillers for a resol-type phenolic resin, to be used as a matrix for ablative materials. Composites were processed with the modified polymer and carbon fibers were used as continuous reinforcement. The ablative properties of the materials obtained were studied by the oxyacetylene torch test and the ablated samples were observed by scanning electron microscopy. Composites with 30 wt. % of carbon black achieved the lowest linear erosion rate and the highest insulation index, denoting the ability of the char produced to protect the virgin material. Considering that such composite has 44% by volume of carbon fibers, it could be inferred that its properties could be improved by increasing the fiber content and maintaining the amount of carbon black. The composite with 20 wt. % of mesoporous silica particles exhibited the lowest mass erosion rate, indicating a better stabilization of the char. Regarding dynamic-mechanical properties, the addition of particles induced a decrease in the modulus and glass transition temperature of all the systems studied.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Recycling of rubber waste through thermomechanical devulcanization

Approximately 70% of the rubber produced in the world is used in tires. The number of waste tires discarded worldwide each year is close to 330 million (approximately 4.4 million tons) and considering the average percent of natural and synthetic rubbers in tires is about 60%, 2.64 million tons of waste natural rubber are generated per year [1, 2]. In spite of all different ways of handling used tires, the most common is to deposit them in a landfill, creating a stock of tires. These stocks can cause fire danger and provide ambient for rodents, mosquitoes and other pests, causing health hazards and environmental problems [3]. Hence, rubber waste disposal is an environmental problem. Because of the three-dimensional structure of the rubbers and their specific composition that include several additives, their recycling is a current technological challenge. The technique which can break down the crosslink bonds in the rubber is called devulcanization. Strictly, devulcanization can be defined as a process where poly-, di-, and mono-sulfidic bonds, formed during vulcanization, are totally or partially broken. In the recent years super critical carbon dioxide (scCO2) was proposed as a green devulcanization atmosphere. This is because it is chemically inactive, nontoxic, nonflammable and inexpensive. Its critical point can be easily reach (31.1 °C and 7.38 MPa), and residual scCO2 in the devulcanized rubber can be easily and rapidly removed by releasing pressure [4]. In this study thermomechanical devulcanization of ground tire rubber (GTR) and ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM) was performed in a twin screw extruder under diverse operation conditions. Supercritical CO2 was added in different quantities to promote the devulcanization. Temperature, screw speed and quantity of CO2 were the parameters that were varied during the process. The devulcanized rubber was characterized by its devulcanization percent and crosslink density by swelling in toluene. Results were analyzed using the Horikx model. Infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry (TGA) were also done, and the results were related with the Mooney viscosity. Regarding the GTR, the results showed that the crosslink density decreases as the extruder temperature and speed increases, and, as expected, the soluble fraction increase with both parameters. The Mooney viscosity of the devulcanized rubber decreases as the extruder temperature increases. The reached values were in good correlation (R= 0.96) with de the soluble fraction. In order to analyze if the devulcanization was caused by main chains or crosslink scission the Horikx's theory was used. Results showed that all experimental points falls between the theoretical curves, which means that the materials underwent the regeneration phenomenon. In the spectra obtained by FTIR it was observed that none of the characteristic peaks of the GTR were modified by the different devulcanization conditions. This was expected, because due to the low sulfur content (~1.4 phr) and the multiphasic composition of the GTR, it is very difficult to evaluate the devulcanization by this technique. The lowest crosslink density was reached with 1 cm3 /min of CO2, and the power consumed in that process was also near to the minimum. Regarding EPDM, all the experimental conditions caused the degradation of the polymer, without successful devulcanization. This reveals that it is necessary to find the correct devulcanization parameters for each type of rubber that would be devulcanized. The presented results encourage us to do further analyses to better understand the effect of the different conditions on the devulcanization process.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina. Centre Val de Loire. Institut National des Sciences Appliquées; FranciaFil: Gratton, Michel. Centre Val de Loire. Institut National des Sciences Appliquées; FranciaFil: Seghar, Saïd. Phenix Technologies; FranciaFil: Poirot, Nathalie. International Union of Tenants; FranciaFil: Aït Hocine, Nourredine. Centre Val de Loire. Institut National des Sciences Appliquées; Francia39th GFP Grand Ouest days 2018Le MansFranciaGroupe Français d'études et d'applications des Polymère

Development of carbon fiber/phenolic resin prepregs modified with nanoclays

This work is focused on the study of the main variables involved in the development of phenolic/carbon prepregs and how these variables are affected by the incorporation of nanoclays. For this, phenolic resin was obtained from phenol and formaldehyde, performing the reaction under basic conditions and with formaldehyde excess. Resin curing kinetics was studied by means of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) measurements. Organo-modified clay was added to the phenolic resin in order to evaluate their effect on the general performance of the material. Carbon fiber-phenolic resin and carbon fiber-clay modified phenolic resin prepregs were obtained by hand-layup and vacuum bagging. Prepregs were characterized in terms of fiber content, flexural stiffness and degree of tack. In both cases, intermediate fiber volume content, near to 50 %, was obtained. The addition of 5 wt. % of clay to the phenolic resin did not produce a significant change on the prepregs stiffness but increased the degree of tack, which implies that the incorporation of such particles was useful to enhance the prepregs properties. Composite materials were obtained by compression molding of the prepregs obtained, and were characterized by its fiber content, mechanical behavior with the three point bending test and its thermal degradation by thermogravimetry. High fiber content composites materials were obtained, near to 75 % by volume. However modified composites showed lower fiber content, which resulted in a decrease of the flexural modulus and strength. In relation to thermal degradation the addition of nanoclay did not change the behavior of the materials.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rivero, Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Alvarez, Vera Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Fire performance of composites made from carbon/phenolic prepregs with nanoclays

This article describes the development of fire resistant composite materials based on phenolic resin and carbon fibers. Two types of composites were developed, with neat phenolic resin and with phenolic resin/modified bentonite. Composite materials were processed from prepregs by compression molding and were characterized by density, fiber content, cone calorimeter test, scanning electron microscope, and mechanical properties before and after the exposure to fire. In both cases, high fiber content materials were developed, about 75% by volume. The addition of clay improved some fire properties such as the peak of the heat release rate and the residual mass of the burned samples. Also, the bentonite-modified composite required higher time to develop the maximum of the heat release rate in the material; therefore, the addition of modified nanoclays improved the fire properties of the developed composites. Regarding to mechanical behavior the modified composites presented low modulus and flexural stiffness than the unmodified materials, and presented a higher decreased in the properties after fire, which could be related with the different fiber content in both composites.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Villanueva, S.. Centro de Investigación. Neiker - Tecnalia; EspañaFil: Alvarez, Vera Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Innovative ablative fire resistant composites based on phenolic resins modified with mesoporous silica particles

Mesoporous silica particles were used as reinforcement of a phenolic resin to develop new ablative materials. A resol type phenolic resin was filled with mesoporous silica particles synthesized from tetraethyl orthosilicate (TEOS). Samples of neat phenolic resin, phenolic resin reinforced with carbon black and with mesoporous silica particles (5 and 20 wt %), were obtained. The ablative properties of the materials were studied by the oxyacetylene torch test and the ablated samples were observed by scanning electron microscopy (SEM). The composites were also characterized by dynamic mechanical analysis and transmission electron microscopy (TEM). Results showed a stronger chemical interaction between silica particles and the phenolic resin, than carbon black, thus increasing the glass transition temperature and mechanical properties of the silica/resin composites. In addition, the samples with mesoporous silica particles achieved lower erosion rates and back-face temperatures than the others, becoming promising thermal protection materials for the aerospace industry.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Pellice, Sergio Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Procaccini, Raul Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Toughening an epoxy network by the addition of an acrylic triblock copolymer and halloysite nanotubes

A hybrid epoxy composite was synthesized by adding halloysite nanotubes (HNTs) to an epoxy matrix toughened by an acrylic triblock copolymer (MAM). The morphology generated was composed of spherical MAM domains with sizes in the range of hundreds of nanometers and micron-size clusters of HNTs. The addition of HNTs produced an additional toughening effect with respect to the one generated by MAM. The critical stress intensity factor attained a maximum and then decreased due to the presence of defects generated when increasing the concentration of HNTs. An unexpected result was the decrease of the glass transition temperature produced when increasing the concentration of HNTs. This was ascribed to the different partition of starting monomers inside the cavities of nanotubes, generating a stoichiometric imbalance in the formulation.Fil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Falchi, Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Zucchi, Ileana Alicia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Williams, Roberto Juan Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Development of low environmental impact protective coatings based on a furan resin and cellulose nanocrystals

A furan resin, synthesized from furfural and phenol, was previously proposed as a less environmental impact alternative to traditional phenolics’ coatings to protect aluminum. In this work, the furan resin was modified with 10 and 20%wt of prepared cellulose nanocrystals (CNC), a biobased nanoreinforcement. Several techniques such as AFM, FTIR, DMA, TGA, XRD, nanoindentation experiments and contact angle measurements were applied to characterize CNC, coatings mechanical performance, materials thermal degradation behavior and chemical structure. It was found that all materials show an excellent interfacial adhesion with the aluminum substrate. CNC incorporation enhances coatings’ mechanical resistance to permanent damage and unexpectedly reduces the elastic modulus. This is because CNC affects the polymerization hindering furan matrix crosslinking. CNC addition slightly accelerates the thermal degradation rate in the overall degradation zone of furan resin keeping the same degradation mechanism and the formation of the protective char.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Fasce, Laura Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Impact of different nanoparticles on the thermal degradation kinetics of phenolic resin nanocomposites

The effect of different contents of nano-fillers: carbon black (CB), bentonites (original (Bent) and modified with phosphonium salt (B-TBHP)) and commercial modified montmorillonite (C30B) on the thermal degradation of phenolic resin was studied by thermogravimetric analysis (TG). The obtained results strongly suggest that CB was the most effective filler in improving the thermal stability of the resol type phenolic matrix. The previous results were associated with the thermal stability of each filler but also with the compatibility between the matrix and the filler and the effect of filler incorporation on the crosslinking degree of the neat matrix. The profile of the apparent activation energy with the conversion of the thermal degradation process for the resol and the nanocomposites was obtained using three isoconversional methods: Friedman, KAS and Vyazovkin. The curves were correlated with the degradation steps of the phenolic resin observed by TG, showing a similar degradation mechanism for all the systems. By means of the method of invariant kinetic parameters (IKP), it was possible to estimate the preexponential factor and the activation energy to describe the degradation process of the resol and the nanocomposites in the thermal fragmentation zone, between 350 and 600 ºC. It was determined that the Sestak?Berggren model was the one that best describes the thermal degradation experimental data. Then, a comparison between the experimentally obtained and the simulated differential degradation curves shows that the resulting model was certainly accurate to predict the thermal degradation process of the resol and the nanocomposites.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: D'amico, David Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Alvarez, Vera Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin