Estudio cinético de la formación de fases esmécticas en cristales líquidos poliméricos de cadena secundaria con grupos sulfónicos

• MARTÍNEZ FELIPE, Alfonso ^[1] ; SÁNCHEZ BALLESTER, Soraya ^[1] ; BADIA, José David ^[1] ; MOLINER ESTOPIÑÁN, Cristina ^[1] ; ROSADO GIL, Marta ^[1] ; SORIA, Vicente ^[2] ; RIBES GREUS, Amparo ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Valencia

     Universidad Politécnica de Valencia

     Valencia, España

     
  2. [2] Universitat de València

     Universitat de València

     Valencia, España

     
• Localización: VIII Congreso Nacional de Ingeniería Termodinámica. [Recurso electrónico]: libro de actas / coord. por Eduardo Montero García, 2013, ISBN 978-84-92681-62-4, págs. 1103-1110
• Idioma: español
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• Resumen

  • El análisis cinético de resultados calorimétricos se ha aplicado a la formación de mesofases en cristales líquidos ionoméricos, LCIs – Liquid Crystal Ionomers. Más concretamente, se ha analizado la evolución de fases esmécticas en cristales líquidos poliméricos de cadena lateral, SCLCPs, conteniendo grupos azobencénicos, como unidades mesógenas, y grupos sulfónicos, como unidades conductoras de iones en aplicaciones de transporte. Los copolímeros 10-MeOAzB/AMPS, poli[10-(4-metoxi-4-oxi-azobenceno)decil-metacrilato]–co-poli[ácido2-acrilamido-2-metil-1-propanesulfóni co]s, se sintetizaron por polimerización radicalaria, y sus estructuras se determinaron mediante resonancia magnética nuclear, NMR, y espectroscopía infrarroja, IR. Los copolímeros seleccionados para el estudio contienen distintas composiciones, con fracciones molares de unidades mesogénicas comprendidas entre x10-MeOAzB=1 (homopolímero) y x10-MeOAzB= 0.56. El análisis cinético se llevó a cabo sobre medidas no isotermas de calorimetría diferencial de barrido, DSC – Differential Scanning Calorimetry-, realizadas a diferentes velocidades de enfriamiento desde el fundido β = 5, 7, 10, 12, 15 y 20 ºC·min-1, seguidas de una rampa de calentamiento a 10ºC·min-1, entre 0 y 180ºC y en atmósfera inerte. Todos los compuestos muestran mesofases esmécticas en un rango amplio de temperaturas, por encima de su transición vítrea, Tg ~ 70 - 72ºC, observándose una reducción de la estabilidad térmica especialmente acusada en composiciones intermedias de grupos ácido (x10-MeOAzB=0.71), y una posterior estabilización a composiciones cuasi-equimolares (x10-MeOAzB=0.56). Se han obtenido diversos parámetros representativos tales como el tiempo medio de transición de fase, τ1/2, la velocidad de transición de fase, ξ, y las energías de activación correspondientes a los modelos de Kissinger (EaK) y Flynn-Wall-Ozawa (EaFWO). Asimismo la cinética de transición de fase se ha estudiado con mayor profundidad en el marco de la teoría de Avrami. Los resultados obtenidos relacionan la microestructura de las mesofases esmécticas y la separación de dominios cristalino-líquidos y ácidos con la composición. En última instancia, la estabilidad de las mesofases se explica mediante una combinación de factores entrópicos y entálpicos, tomando como base modelos de nucleación y crecimiento en polímeros semi-cristalinos. La aplicación sistemática de la metodología desarrollada puede ser de gran interés para mejorar la comprensión de la respuesta térmica de sistemas poliméricos complejos y el diseño de nuevos materiales anisótropos con potencial impacto industrial, tales como electrolitos electro-activos en aplicaciones energéticas o materiales para liberación controlada.