Universitat Rovira i Virgili
de la Flor López, Silvia,
Fernández Francos, Xavier
2018-01-25
392 p.
Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Mecànica
En aquesta tesis doctoral s'ha dut a terme la síntesis, caracterització i modelització dels Actively-moving Polymers o polímers que responen a estímuls externs amb canvis dimensionals. Per una banda s'han sintetitzat i caracteritzat polímers amb memòria de forma de base epoxídica amb compostos tiols mitjançant reaccions del tipus "click" i processat amb sistemes de curat dual seqüencial. S'ha estudiat l'efecte de les propietats de xarxa, relaxacions estructurals, propietats termo-mecàniques i condicions de programació amb la capacitat de memòria de forma. Per això, s'han realitzat assajos dinamo-mecànics, termo-mecànics, reològics i calorimètrics, així com cicles de memòria de forma. Per una altra banda s'han sintetitzat i caracteritzat xarxes cristall líquid amb propietats de canvi de forma de base epoxídica amb àcids dicarboxílics. En aquest cas, a més de les propietats de xarxa i termo-mecàniques, s'ha relacionat les propietats cristall líquid amb la capacitat de canvi de forma. Per això s'han realitzat cicles de canvi de forma amb diferents nivells de tensió en diferents condicions experimentals. Finalment, s'han combinat els polímers epoxídics obtinguts mitjançant curat dual amb les xarxes cristall líquid per dissenyar actuadors mecànics autònoms, és a dir, actuadors que canvien alternativament de forma sota l'acció d'un estímul tèrmic. S'han dissenyat diferents muntatges d'actuadors i s'ha estudiat el nivell i la velocitat d'actuació sota diferents condicions d'escalfament i refredament.
En la presente tesis doctoral se ha llevado a cabo la síntesis, caracterización y modelización de Actively-moving Polymers o polímeros que responden a estímulos externos con cambios dimensionales. Por una parte, se han sintetizado y caracterizado polímeros con memoria de forma de base epoxídica con compuestos tiol mediante reacciones del tipo "click" y procesado con sistemas de curado dual secuencial. Se ha estudiado el efecto de las propiedades de red, relajaciones estructurales, propiedades termo mecánicas y condiciones de programación con la capacidad de memoria de forma. En consecuencia, se han realizado ensayos dinamo mecánicos, termo mecánicos, reológicos y calorimétricos, así como ciclos de memoria de forma. Por otra parte, se han sintetizado y caracterizado redes cristal líquido con propiedades de cambio de forma de base epoxídica con ácidos dicarboxílicos. En este caso, además de las propiedades de red y termo mecánicas, se han relacionado las propiedades cristal líquido con la capacidad de cambio de forma. Por consiguiente, se han realizado ciclos de cambio de forma a diferentes niveles de tensión y condiciones experimentales. Finalmente, se han combinado los polímeros epoxídicos obtenidos mediante curado dual con las redes cristal líquido para diseñar actuadores mecánicos autónomos, es decir, actuadores que cambian alternativamente de forma bajo la acción de un estímulo térmico. Se han diseñado diferentes ensamblajes de actuadores y se ha estudiado el nivel y velocidad de actuación en distintos procesos de calentamiento y enfriamiento.
In this doctoral thesis it has been carried out the synthesis, characterization and modelling of the so-called Actively-moving Polymers or polymers that respond to external stimuli with dimensional changes. On the one side, epoxy-based shape-memory polymers have been synthesised and characterized with thiol compounds via “click” reactions and dual-curing processing. The effect of the network structural properties, network relaxation, thermomechanical properties and programming conditions with the shape-memory performance has been studied. For this purpose, dynamic-mechanical, thermomechanical, rheological and calorimetric analyses, as well as shape-memory cycling have been performed. On the other side, epoxy-based liquid-crystalline networks with shape-changing properties have been synthesised and characterized using dicarboxylic acids. In this case, besides the network structural and thermomechanical properties, the liquid-crystalline properties have been related with the shape-changing performance. To this end, shape-changing cycling under different stress levels and experimental conditions have been carried out. Finally, the epoxy-based polymers obtained via dual-curing processing and the liquid-crystalline networks have been combined to design free-standing actuators, that is, actuators capable to reversibly change their shape upon thermal stimulation. Different actuators configuration have been designed and the level and velocity of actuation under different heating-cooling conditions have been studied.
Polímer memòria de forma; Curat dual; Caracterització mecànica; Polímero memoria de forma; Curado dual; Caracterización mecánica; Shape-memory polymer; Dual-curing; Mechanical testing
547 - Organic chemistry; 62 - Engineering; 620 - Materials testing. Commercial materials. Economics of energy; 621 - Mechanical engineering in general. Nuclear technology. Electrical engineering. Machinery
Enginyeria i arquitectura
ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
