Estudio electroquímico de derivados de polibenzoxazina: entrecruzamiento y electrocromismo

Abstract

La present tesis doctoral descriu les estratègies dutes a terme per a produir un entrecreuament electroinduit de cadenes polimèriques en polibenzoxazinas electroactives mitjançant enllaços covalents. Aquest procés te com a finalitat canviar les propietats del material inicial i/o utilitzar-lo com a reparació de danys a nivell microscòpic. Primer, s’estudia la capacitat per formar acoplaments C-C electroinduits de molècules derivades de trifenilamina i N-fenilcarbazol, així com la seva caracterització electroòptica en solució. Comprovada la seva habilitat per generar enllaços covalents intermoleculars durant els processos d’oxidació aïllant els dímers corresponents, aquestes s’integren en l’estructura de models simples de polibenzoxazina i en les pròpies polibenzoxazinas com agent reticulador. Processos oxidatius en solució (voltamperometria cíclica, electròlisis a potencial controlat i espectroelectroquímica) es realitzen utilitzant aquests compostos per verificar, mitjançant tècniques espectroscòpiques i d’anàlisis tèrmic, si la densitat de reticulació augmenta al aplicar el potencial adequat. Degut als canvis observats en els anàlisis associats a un entrecreuament per enllaços covalents en solució es dissenyen i preparen materials sòlids flexibles i conductors híbrids basats en les espècies i polibenzoxazinas electroactives. Finalment, aprofitant les capacitats reticulants electroinduides i les propietats electroòptiques dels derivats de N-fenilcarbazol, es preparen materials electrocròmics per aplicacions que requereixen de l’absorció en el rang del infraroig proper.

La presente tesis doctoral describe las estrategias llevadas a cabo para producir un entrecruzamiento electroinducido de cadenas poliméricas en polibenzoxazinas electroactivas a través de enlaces covalentes. Este proceso tiene como finalidad cambiar las propiedades del material inicial y /o utilizarlo como reparación de daños a nivel microscópico. Primero, se estudia la capacidad para formar dímeros electroinducidos de moléculas derivadas de trifenilamina y N-fenilcarbazol, así como sus características electroópticas en disolución. Comprobada su habilidad para generar enlaces covalentes intermoleculares durante los procesos de oxidación aislando los dímeros correspondientes, éstas se integran en la estructura de modelos simples de polibenzoxazina y en las propias polibenzoxazinas como agente reticulador. Procesos oxidativos en disolución (voltamperogramas cíclicos, electrólisis a potencial controlado y espectroelectroquímica) se realizan utilizando estos compuestos con el fin de verificar, mediante técnicas espectroscópicas y de análisis térmico, si la densidad de reticulación aumenta al aplicar el potencial adecuado. Debido a los cambios observados en los análisis asociados a un entrecruzamiento mediante enlaces covalentes en disolución se diseñan y preparan materiales sólidos flexibles y conductores híbridos basados en las especies y polibenzoxazinas electroactivas. Finalmente, aprovechando las capacidades reticulantes electroinducidas y las propiedades electroópticas de los derivados de N-fenilcarbazol, se preparan materiales electrocrómicos para aplicaciones que requieran de la absorción en el rango del IR cercano.

This thesis presents the strategies carried out to electroinduced crosslinking trough covalent bonds in electroactive polybenzoxazines. The aim of this process is to change the properties of the starting material and/or use it as a healing material to restore possible microscopic damages. In the first place, the capability of generate electroinduced carbon-carbon couplings between molecules derived from triphenylamines and N-phenylcarbazole are studied, as well as their electrooptical response. Checked their ability to perform covalent bonds triggered by oxidation process isolating the corresponding dimers formed, these electroreactive molecules are integrated into simple polybenzoxazine models and polybenzoxazines as a crosslinking agent. Oxidative processes in solution (cyclic voltammetry, controlled potential electrolysis and spectroelectrochemistry) are performed using these compounds to prove, using spectroscopic and thermal technics, the enhance of the crosslinking density because of the electrical stimulus. The results obtained which identify electroinduced crosslinking processes in solution encourage us to design and prepare conductive flexible hybrid solid materials based on the studied electroactive species and polybenzoxazines. Finally, taking advantage of the electroinduced crosslinking and electrooptic properties of the N-phenylcarbazole derivatives synthetized, materials based on these compounds are generated to be used as electrochromic materials in applications where an absorbance in the infrared range of the spectrum is required.