Descripción:
Esta investigación tuvo como objetivo principal desarrollar materiales compuestos basados en resina
acrílica (RA) reforzados con nitruro de boro (NB) funcionalizado, con el propósito de mejorar sus
propiedades térmicas y mecánicas. El estudio se centró en cuatro métodos distintos de funcionalización
del NB: hidroxilación (NB-OH), carboxilación (NB-COOH), tratamiento por plasma (NB-PLASMA)
y modificación mediante microondas (NB-MO), cada uno diseñado para optimizar la interacción
interfacial entre el refuerzo y la matriz polimérica.
La metodología experimental consistió como paso inicial la funcionalización química del NB.
Posteriormente, los diferentes NB funcionalizados se incorporaron en proporción del 5 % en peso a la
matriz de RA, utilizando ultrasonido para garantizar una dispersión homogénea y al final. La
fabricación de probetas se llevó a cabo mediante impresión 3D por medio de tecnología DLP.
Los resultados obtenidos mediante espectroscopía infrarroja (FTIR) y análisis termogravimétrico
(TGA) confirmaron exitosamente la incorporación de los grupos funcionales (-OH, -COOH) en el NB.
Las micrografías SEM revelaron una notable mejora en la dispersión de las partículas funcionalizadas
en la matriz acrílica, particularmente en el caso del NB-COOH, se observó una orientación preferencial
en la matriz lo cual tuvo un efecto positivo en el desempeño final del material.
En cuanto a las propiedades térmicas, se encontró que la conductividad térmica mediante LFA el
compuesto RA/NB-COOH alcanzó un valor de 0.189 W/m·K, representando un incremento del 34%
respecto a la RA pura (0.141 W/m·K). Los estudios de estabilidad térmica (TGA y DSC) revelaron
que los materiales funcionalizados presentaron temperaturas de degradación entre 10-18 °C superiores
al material no reforzado, indicando una mayor estabilidad térmica.
Las propiedades mecánicas evaluadas mediante ensayos de tracción y análisis mecánico dinámico
(DMA) mostraron mejoras notables. El compuesto RA/NB-COOH destacó particularmente,
alcanzando una resistencia a la tracción de 92.22 MPa (46.84% superior a la RA pura) y una elongación
a la ruptura un 120% mayor; mientras que los compuestos que contienen NB-plasma y NB-microondas
presentaron valores de elongación de 80% y 54% mayores al compuesto de resina acrílica. Estos
resultados se atribuyeron a una mejor interacción interfacial lograda mediante la funcionalización
carboxílica, que permitió una mayor transferencia de carga entre la matriz y el refuerzo.
El estudio comparativo de los diferentes métodos de funcionalización reveló que la carboxilación
superó consistentemente a las demás técnicas en términos de mejora de propiedades. La técnica de
impresión 3D se validó como un método efectivo para fabricar componentes.
Los hallazgos de esta investigación aportan conocimientos valiosos para el desarrollo de materiales
poliméricos avanzados, particularmente para aplicaciones en sectores como la electrónica y la industria
automotriz, donde se requieren simultáneamente alta conductividad térmica y resistencia mecánica.
Los resultados sugieren que la combinación de funcionalización química (especialmente
carboxilación) con técnicas de fabricación aditiva como la impresión 3D representa una vía
prometedora para el diseño de materiales multifuncionales de alto desempeño.