Conformación y dinámica de macromoléculas neutras y polielectrolitos en disoluciones diluidas y semiconcentradas

Resumen

La química física de macromoléculas o polímeros en disolución es de gran interés pues permite la caracterización conformacional de las cadenas macromoleculares. Además, cuando estas disoluciones son sometidas a flujos, las macromoléculas varían su conformación, otorgando al fluido propiedades diferentes a las del equilibrio, siendo especialmene notable la variación de la viscosidad con el gradiente de flujo aplicado. Este tipo de estudios se enmarca dentro del ámito de la Reología, ciencia que estudia la deformación y el flujo de la materia. Una herramienta muy útil para entender y predecir el comportamiento de las macromoléculas en flujo es la simulación computacional. En esta Tesis se ha estudiado, tanto mediante técnicas experimentales como de simulación la conformación y dinámica de diversos sistemas poliméricos, tanto en disolución diluida como concentrada. Las técnicas de simulación empleadas fueron Monte Carlo y dinámica Browniana, en las que el Grupo de Polímeros de Murcia posee una dilatada experiencia. En cuanto a técnicas experimentales, se han empleado principalmente la viscosimetría capilar y rotacional y la dispersión de luz. El modelo matemático utilizado para representar el polímero fue la cadena de bolas y muelles [Bird et al. Dynamics of polymeric liquids, Kinetic Theory, Wiley and sons, New York 1987] en la que se han incluido efectos realistas como la interacción hidrodinámica, el volumen excluido y la extensibilidad finita. De este modo se han evaluado la influencia que cada efecto posee sobre la viscosidad de la disolución conforme aumenta la intensidad en un flujo de cizalla, encontrado que a intensidades elevadas aparece una región de aclaramiento por cizalla o shear thinning como consecuencia de la extensibilidad finita , pero que a valores intermedios del gradiente el comportamiento de la curva de viscosidad es consecuencia de la competencia de los efectos de interacción hidrodinámica y volumen exclu