Dielectric relaxation and structure of complex materials: supramolecular ensembles and hybrid adhesives

Abstract

El estudiar "la relajación dieléctrica y la estructura de materiales complejos: enentidades supra-moleculares y materiales híbridos", se refiere a la interpretaciónde resultados obtenidos por medio del análisis cuantitativo de los fenómenos derelajación dieléctrica y su relación con los resultados de su caracterizaciónestructural, en particular, para dos diferentes familias de materiales poliméricos.Este tipo de materiales presentan una dinámica compleja, y en muchos casosexhiben relajaciones jerárquicas, que se extienden en un amplio rango de tamañosy escalas de tiempo. En esta tesis, y como primer sistema considerado,investigamos la relajación dieléctrica de un oligómero funcionalizado. Su unidadmolecular esta compuesta por dos partes de distinta composición; un primer"bloque" esta compuesto por unidades de dimetilsiloxano y el segundo estacompuesto por una cadena alifática cuya terminación es un grupo funcionalcarboxilo. Hemos centraremos la atención en la interpretación molecular y el rolque juegan las interacciones específicas en la relación entre la estructura ydinámica del material. Para ello, ha sido necesario una investigación comparativaentre dos sistemas similares pero cuyas interacciones específicas son distintas, enparticular el grupo funcional terminal fue modificado reemplazando el grupohidroxilo por el grupo metilo con el objetivo de bloquear las interacciones tipopuente de hidrógeno. Por otro lado hemos estudiado materiales complejos conrelevancia en el desarrollo de nuevas aplicaciones industriales. En particularhemos estudiado materiales adhesivos híbridos sintetizados medianteminiemulsion. Específicamente, investigamos la relación entre las condiciones desíntesis, el análisis de la relajación dieléctrica y la caracterización estructural delos componentes solubles e insolubles de un material adhesivo híbrido compuestopor grupos acrílicos y poliuretanos. Una vez determinado el origen molecular delos procesos de relajación dieléctrica en estos materiales, se han comparadodistintos materiales híbridos obtenidos mediante distintas condiciones de síntesis.Las técnica experimental empleada de forma intensiva a lo largo de esta tesis fuela espectroscopia dieléctrica en un amplio rango de frecuencias (BDS, BroadbandDielectric Spectroscopy por sus siglas en inglés). Para estudiar las propiedadesestructurales de los materiales también se han realizado experimentos dedifracción de rayos-X, análisis térmico mediante calorimetría diferencial de barridoy espectroscopia Infrarroja.