Silane treatment to enhance dispersion and interfacial bonding of carbon nanomaterials in acrylic polymer matrices

Abstract

Los nanomateriales de carbono (CNM), como los nanotubos de carbono, el grafeno, el óxido de grafeno y las nanoplaquetas de grafeno, presentan propiedades excepcionales que han permitido su aplicación generalizada en varios campos de la industria. En los últimos tiempos, se han utilizado para modificar las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas de los materiales poliméricos [1-3]. En el caso de los adhesivos, también se ha demostrado que la adición de pequeñas cantidades de grafeno mejora significativamente las propiedades mecánicas de las uniones adhesivas [4], pero para obtener una mejora en las propiedades mecánicas se debe lograr una buena dispersión del nanomaterial . La funcionalización del grafeno con silano es un método simple para aumentar la dispersión y mejorar la adhesión interfacial con la matriz polimérica [5-6]. El objetivo de este estudio es investigar el efecto del tratamiento con (3-metacriloxipropil) trietoxisilano (MPS) en el grafeno. Una adecuada reacción entre el silano y los grupos funcionales del grafeno se comprobó mediante los resultados obtenidos con los diferentes métodos de caracterización. Estos resultados muestran una mejor dispersión y una interacción interfacial más fuerte entre el grafeno y la matriz polimérica.

Carbon nanomaterials (CNM), such as carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, graphene nanoplatelets, display exceptional properties which have allowed their widespread application in several industry fields. In recent times, they have been used to modify the mechanical, electrical and thermal properties of the polymer materials [1-3]. In the case of adhesives, the addition of small amounts of graphene has also been shown to significantly improve the mechanical properties of the adhesive joints [4], however in order to obtain an improvement in mechanical properties a good dispersion of the nanomaterial must be achieved. Silane functionalization of graphene is a simple method to increase dispersion and enhance interfacial adhesion with the polymer matrix [5-6]. The aim of this study is to investigate the effect of (3‐methacryloxypropyl)triethoxysilane (MPS) treatment on graphene. The successful reaction between the silane and functional groups of graphene was evidenced by the results of different characterization methods. These results show a better dispersion and stronger interfacial interaction between graphene and polymer matrix.