Energías de dispersión y surfactantes en una solución de nanotubos de carbono en agua: aplicaciones en pastas de cemento portland

Abstract

El presente trabajo se centra en estudiar la optimización de las variables: energía y molaridad del dispersante, en el proceso de dispersión impulsado por sonicación de nanotubos de carbono de pared múltiple en una solución acuosa de surfactante y agua. Para establecer estas variables se tomó un rango de energías de 90 J/g a 590 J/g con una molaridad constante de 10 mM, simultáneamente se estableció un rango de molaridad de 10 mM a 100 mM, con una energía constante de 390 J/g. Así mismo se monitorearon las muestras durante 13 semanas mediante espectroscopia de UV-vis y Potencial Zeta con el fin de conocer la evolución de la dispersión a medida que transcurre el tiempo, concluyendo que para energías mayores a 440 J/g se da ruptura y fragmentación de los MWNCTs y que con energías mayores a 190 J/g se empieza a dar dispersión en las soluciones, en cuestión de la molaridad se observa que a 10 mM se da un equilibrio de dispersión y estabilidad. Con los datos de mayor relevancia obtenidos, se determinaron las siguientes energías de sonicado 190 J/g, 390 J/g y 490 J/g a 10 mM de tensioactivo, en la semana 1 y 4 de almacenamiento, para ser empleadas en la producción de pastas de cemento portland. La energía de 190 J/g fue elegida puesto que, en esta energía inicia un proceso de dispersión, la de 390 J/g por ser la energía más reportada en investigaciones y la de 490 J/g por encontrarse en la zona de daños estructurales de los MWCNTs, esto con el fin de evaluar cada uno de estos comportamientos en los ensayos cuasi – estáticos. Adicionalmente se evidenció tres tipos de comportamientos (aglomeración MWCNTs alrededor de los poros hidratados, efecto puente y MWCNTs dispersos alrededor de los poros de las muestras) en la morfología interna de las probetas, apreciables mediante microscopia electrónica de barrido (MEB), después de la fractura de la probeta. (Texto tomado de la fuente)

The present work focuses on studying the optimization of the variables: energy and molarity of the dispersant, in the dispersion process driven by sonication of multiple-walled carbon nanotubes in an aqueous solution of surfactant and water. To establish these variables, an energy range of 90 J / g to 590 J / g was taken with a constant molarity of 10 mM, simultaneously a molarity range of 10 mM to 100 mM was established, with a constant energy of 390 J / g . Subsequently, the samples were monitored for 13 weeks by means of UV-vis and Zeta Potential spectroscopy in order to know the evolution of the dispersion as time passes, concluding that for energies greater than 440 J / g, breakage and fragmentation of the MWNCTs and that with energies greater than 190 J / g dispersion begins to occur in the solutions, in terms of molarity it is observed that at 10 mM there is a balance of dispersion and stability. With the most relevant data obtained, the following sonication energies were determined: 190 J / g, 390 J / g and 490 J / g at 10 mM of surfactant, at week 1 and 4 of storage, to be used in the production of pastes Portland cement. The energy of 190 J / g was chosen since, in this energy, a dispersion process begins, that of 390 J / g for being the most reported energy in investigations and that of 490 J / g for being in the area of structural damage of the MWCNTs, this in order to evaluate each of these behaviors in the quasi - static tests. Additionally, three types of behaviors (agglomeration MWCNTs around the hydrated pores, bridging effect and MWCNTs scattered around the pores of the samples) were evidenced in the internal morphology of the specimens, appreciable by scanning electron microscopy (SEM), after the test tube fracture.