Líquidos iónicos como lubricantes de contactos polímero-metalpreparación y propiedades de las primeras dispersiones de líquidos iónicos y de nanoparticulas en polímeros

Resumen

Los líquidos iónicos son fluidos de altas prestaciones con un amplio rango de estabilidad térmica que encuentran numerosas aplicaciones en ingeniería. Aunque se han utilizado como lubricantes de contactos metal-metal, metal-cerámico y cerámico-cerámico, en este trabajo presentamos el primer estudio acerca del empleo de los líquidos iónicos como lubricantes puros en contactos polímero-acero. Se ha comprobado la eficacia de los líquidos iónicos para reducir los coeficientes de fricción y las tasas de desgaste en una variedad de contactos acero-polímero y en un amplio rango de temperaturas, incluyendo condiciones criogénicas. Como aditivo de polímeros, se han obtenido las primeras dispersiones de líquidos iónicos en polímeros termoplásticos y termoestables y se han determinado sus propiedades térmicas, mecánicas y tribológicas. Se ha estudiado el efecto del contenido de líquido iónico en las propiedades tribológicas de las nuevas dispersiones y su influencia sobre los mecanismos de desgaste mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microanálisis (EDS). Las nuevas dispersiones muestran valores de fricción y desgaste más bajos que los polímeros puros. Esta reducción de fricción y desgaste puede llegar a superar el 79%.Para ciertos polímeros termoplásticos como poliestireno y poliamida 6, las nuevas dispersiones preparadas muestran valores de fricción y desgaste inferiores a los obtenidos cuando se utiliza el líquido iónico puro como lubricante externo del par acero-polímero.Se han utilizado nanopartículas de óxido de cinc como aditivos de policarbonato con el fin de mejorar su resistencia al desgaste. Se han obtenido distintas dispersiones con contenido variable de nanopartículas y se ha estudiado el efecto de la concentración de óxido de cinc en las propiedades térmicas, mecánicas y tribológicas. Se ha comprobado que cuando dichas partículas se modifican mediante la adición de un líquido iónico, se obtienen nuevos nanocomposites polímero-líquido iónico-nanopartícula con propiedades tribológicas mejoradas. Finalmente, para entender los procesos que tienen lugar en la interfase nanopartícula-líquido iónico, se han estudiado las interacciones entre las nanopartículas y el líquido iónico. Los cambios superficiales, morfológicos y estructurales se han caracterizado mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), microanálisis (EDS), análisis de superficies (XPS) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados ponen de manifiesto la importancia de la influencia de las condiciones del proceso sobre la estabilidad del anión presente en el líquido iónico.