Materiales conductores eléctricos compuestos de poliestireno reciclado y alótropos amorfos de carbono

• Published in: Revista colombiana de química 2024-09, Vol.52 (3), p.3-10
• Main Authors: Sáenz Galindo, Aide, Torres-Rodríguez, Alma Rosa, González-González, Francisco José, Castañeda-Facio, Adali Olivia
• Format: Article
• Language: Spanish
• Subjects: Activated carbon; Allotropic transformation; Amorphous materials; Carbon; Charge materials; Charge transfer; Composite materials; Composting; Conduction; Connectors; Contact angle; Design for recycling; Electric connectors; Electric contacts; Electrical resistivity; Fourier transforms; Infrared analysis; Infrared spectroscopy; Polymer matrix composites; Polystyrene resins; Recycled materials; Thermal stability; Thermogravimetric analysis; Ultrasonic testing
• ISSN: 0120-2804; 2357-3791
• DOI: 10.15446/rev.colomb.quim.v52n3.112674

La presente investigación tuvo como finalidad diseñar materiales compuestos utilizando poliestireno reciclado (PSR) e incorporando carbón activado (CA), carbón reciclado (CR) y coque de carbón (CQ) en concentraciones de 0,5 a 3% en peso. Para la obtención de los materiales compuestos utilizamos el método de mezclado en solución asistido por energía de ultrasonido. De acuerdo a los resultados de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), los alótropos amorfos no alteran la estructura del PSR, además el análisis termogravimétrico demostró que estos le brindan mayor estabilidad térmica. En cuanto al ángulo de contacto, se observó una tendencia hacia la hidroficilidad al incorporar los alótropos: se obtuvieron valores menores de 82° respecto al PSR con 126,2°. El material compuesto con mejor conductividad fue el PS/CA al 3% con un valor de 6,85 × 10-4, lo que indica una buena transferencia de carga del CA a la matriz polimérica. Los materiales compuestos obtenidos a partir de PSR le brindan propiedades mejoradas a este material, como la conductividad eléctrica, por lo tanto, el material puede ser utilizado para dispositivos de almacenamientos, conectores eléctricos, entre otros usos que le dan una nueva vida útil al material y disminuyen su impacto contaminante. The purpose of this research was to design composite materials using recycled polystyrene (PSR) and incorporating activated carbon (CA), recycled carbon (CR) and carbon coke (CQ) in concentrations of 0.5 to 3% by weight. To obtain the composite materials, we used the solution mixing method assisted by ultrasound energy. According to the results of Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), the amorphous allotropes do not alter the structure of the PSR, and the thermogravimetric analysis showed that they provide greater thermal stability. As for the contact angle, a tendency towards hydrophilicity was observed when incorporating the allotropes: values lower than 82° were obtained with respect to the PSR with 126.2°. The composite material with the best conductivity was the PS/CA at 3% with a value of 6.85 × 10-4, which indicates a good charge transfer from the CA to the polymeric matrix. The composite materials obtained from PSR provide improved properties to this material, such as electrical conductivity, therefore, the material can be used for storage devices, electrical connectors, among other uses that give a new useful life to the material and decrease its polluting impact.