Comportamiento mecanico de polimeros para aplicaciones oftalmicas. Estudio de la relacion estructura-propiedades de nuevos polimeros sintetizados por fotopolimerizacion

Resumen

En esta tesis doctoral se describe por un lado la aplicación de métodos de ensayo mecánico a polímeros oftálmicos termoestables de referencia en el mercado como son el CR-39 y el Superfin, y a continuación la síntesis de polímeros por fotopolimerización de mezclas de monómeros con el objetivo de analizarlos mecánicamente y compararlos con los de referencia para conseguir un nuevo material mejorado apto pera la aplicación en óptica oftálmica. Las técnicas aplicadas en la primera parte han sido la torsión doble, la flexión con geometría SENB, la flexión de platos a baja velocidad de solicitación, la indentación dinámica a alta velocidad de solicitación y la flexión de platos a alta velocidad de solicitación. Las técnicas de estudio de propagación de grieta, torsión doble y SENB, han permitido establecer que el CR-39 muestra una propagación estable de la grieta mientras que el Superfin la ha mostrado inestable a bajas velocidades pero se ha convertido en estable, convergiendo con el comportamiento del CR-39 a medida que se ha aumentado la velocidad. Ha sido posible obtener los valores de factor crítico de intensidad de tensión, los cuales han sido similares para ambos materiales en las dos técnicas. La técnica de flexión de platos a baja velocidad ha permitido obtener los valores de módulo de elasticidad así como la energía absorbida antes de rotura. En este caso, los módulos de elasticidad de CR-39 y Superfin han sido muy similares mientras que los valores de energía absorbida han sido claramente superiores para Superfin. En las técnicas de impacto a alta velocidad, indentación dinámica y flexión de platos, se ha observado un distinto comportamiento para los dos materiales, con impactos más elásticos en el caso del Superfin. También se ha obtenido el módulo de elasticidad a partir de la aplicación de modelos no conservativos específicos para cada técnica. Se han obtenido valores distintos en cada técnica pero similares entre ambos materiales. Además, de las probetas que han sufrido rotura en la técnica de flexión de platos, ha sido posible extraer la tensión de rotura de los dos materiales, así como la energía absorbida hasta a rotura, la cual se ha podido calcular a parir de dos métodos distintos. La energía absorbida por el Superfin ha sido claramente mayor que la del CR-39. La síntesis de polímeros metacrílicos por fotopolimerización ha permitido obtener probetas que se han analizado mecánicamente. El objetivo principal de esta parte era el establecimiento de la relación entre la estructura de los polímeros y sus propiedades mecánicas. El monómero de partida ha sido el dimetacrilato de tetraetilenglicolbisfenol-A (Et4MA). Se ha observado que la mezcla con monómeros alifáticos no aporta una mejora a las propiedades mecánicas mientras que cuando se hace con monómeros hidroxílicos la mejora es substancial, especialmente en el valor del módulo de elasticidad. Este hecho se cree que está relacionado con las interacciones secundarias tipo puente de hidrógeno que se pueden establecer. Cuando el monómero usado ha sido el metacrilato de fenoxietil (FEMA) los resultados también han sido positivos si bien en este caso se cree que la causa está más relacionada con el notable incremento observado en el grado de polimerización junto con la posible existencia de interacciones secundarias tipo p- p. Finalmente, se ha analizado también el efecto de la prolongación de la cadena central del Et4MA substituyéndolo por Et6MA. El efecto de esta substitución ha repercutido en la mejora de la capacidad de elongación del polímero durante los ensayos. Esto ha dado un incremento de la tensión de rotura y la energía absorbida antes de rotura sin verse afectados significativamente los valores de los módulos de elasticidad obtenidos partiendo del Et4MA.