Relación estructura-propiedades de poli(etileno) y poli(estireno) bombardeados con protones de alta energía - Martínez Pardo, María Esther (Universidad Autónoma Metropolitana, 1999)
Películas delgadas de poli(etilen0) de baja densidad (PEBD) comercial y de poli(estireno) grado estándar secundario (PS), se bombardearon al vacío con protones de alta energía: 1.0, 1.5 y 1.8 MeV y a tres afluencias distintas: lx1014, lxlOI5 y 1~10'~ cm-2. El espesor de las películas se seleccionó mediante el programa TRIM, que sirve para calcular el transporte de iones en sólidos. El tamaño de muestra usado he adecuado para hacer determinaciones de propiedades mecánicas. Las películas no irradiadas y las bombardeadas heron caracterizadas mediante las espectroscopía de infrarrojo por Transformada de Fourier FTIR, ultravioleta-visible UVVis, Raman, resonancia magnética nuclear del protón 'H NMR y 13C NMR, y dispersión de rayos X a ángulo grande WAXS. El comportamiento térmico de las películas irradiadas, comparado con el exhibido por las películas control, se determinó mediante análisis térmico: calorimetría diferencial de barrido DSC, termogravimetría TGA y análisis dinámico mecánico DMA. Las concentraciones de C e H heron medidas mediante la técnica nuclear de detección de átomos desplazados por retroceso elástico ERDA. Ambos tipos de polímeros se modifican con el bombardeo y dependen fuertemente de la energía total depositada por el haz incidente en el material blanco. En particular, el PEBD resulta más afectado, las reacciones principales son liberación de hidrógeno, formación de radicales libres y enlaces dobles, favoreciendo el proceso de entrecruzamiento de cadenas en las películas irradiadas con protones de 1.0 y 1.5 MeV, así como la oxidación después de la exposición al aire, principalmente en las muestras bombardeadas a una densidad total de energía mayor. Mediante el análisis por FTIR se detectó la formación de grupos C-OH, C=O, C=C; las instauraciones inducidas por el bombardeo ocasionan el obscurecimiento de la muestra debido a una absorción fuerte en el W cercano. La cristalinidad del PEBD se redujo drásticamente por efecto de la irradiación. La pérdida de cristalinidad también es evidenciada por el análisis DSC, esta destrucción de cristales puede asociarse a la degradación del PEBD bajo las condiciones de bombardeo, lo que se corrobora mediante el análisis por DMA En el PS irradiado a las mismas condiciones, el análisis mediante FTIR, W. Vis, Raman y H NMR evidenció la formación de estructuras poli cíclicas tipo naftaleno y fenantreno, además de estructuras aromáticas con grupos hidroxilo y cetónico, estos últimos formados debido a la reacción con el oxígeno atmosférico. El análisis por DMA indica que el material se vuelve más rígido debido a la formación de estructuras cíclicas y entrecruzamiento, con una estabilidad térmica mayor. Ya que el bombardeo se efectuó a un valor de pérdida de energía menor a 10 eV/& no se detectó la liberación de compuestos volátiles mediante ERDA. La contribución principal del presente trabajo es en los mecanismos de radiólisis del PEBD y PS vía radicales libres que expliquen el entrecruzamiento, la formación de las estructuras observadas mediante las técnicas analíticas empleadas y la degradación del polímero, en el caso del PEBD. Los mecanismos presentados para el PS y que complementan a los propuestos inicialmente por Wall y Brown y más recientemente por Puglisi y Calcagno, se consideran precursores para la formación de agregados con varios anillos, pudiendo llegar a la formación de estructuras tipo Mereno.