Síntesis y Caracterización de un Nuevo Material Híbrido Basado en Benzoxazina – Funcionalizada con Trimetoxisilano

M. SPONTÓN; M. GALIÀ; V. CÁDIZ; D. ESTENOZ

Congreso; CAIQ VI Congreso de Ingeniería Química. Mar del Plata; 2010

Como una alternativa atractiva a los materiales fenólicos convencionales se han desarrollado un nuevo tipo de resinas fenólicas, las polibenzoxazinas que se obtienen por polimerización térmica por apertura del anillo de 3,4-dihidro-2H-1,3-benzoxazinas. Estos polímeros no se contraen durante el curado, presentan baja absorción de agua, baja constante dieléctrica, buenas propiedades mecánicas y elevada estabilidad térmica. Además, los monómeros de benzoxazina se pueden preparar fácilmente a partir de fenoles, aminas primarias y formaldehído, por lo que su síntesis ofrece una amplia flexibilidad en el diseño molecular. Por presentar una buena combinación de propiedades la utilización de estos materiales está orientada a diferentes sectores, entre los que se incluye, la industria química, eléctrica, aeronáutica y aeroespacial. A pesar de las altas prestaciones de las polibenzoxazinas, su densidad de entrecruzamiento se considera más baja que la de otras resinas termoestables. Para mejorar su comportamiento se utilizan diferentes estrategias, entre ellas la incorporación de segmentos inorgánicos u organometálicos al polímero. Durante las últimas décadas se ha prestado una considerable atención en el desarrollo de nuevos materiales poliméricos con matrices compuestas por enlaces Si-O-Si vía proceso sol-gel. Esta vía se ha descrito como una de las estrategias más eficientes para aumentar la densidad de entrecruzamiento y mejorar aún más la estabilidad térmica. En este trabajo se ha desarrollado una nueva polibenzoxazina híbrida a partir del monómero funcionarizado con trimetoxisilano; el material final exhibe mejoras en la estabilidad térmica y propiedades mecánicas que una polibenzoxazina convencional.      En primer lugar se sintetizó la nueva benzoxazina funcionalizada a partir de bisfenol A, paraformaldehído y 3-(trimetoxisilil)propilamina, en relación molar 1:4:2 siguiendo una reacción que puede ser considerada como una variante de la reacción de Mannich. La reacción se llevó a cabo a 80 ºC durante 4 h en condiciones inertes. Se determinó el rendimiento gravimétricamente, obteniéndose un 95% de producto. La caracterización se realizó por FTIR y RMN.Luego se contactó al monómero en una solución acuosa agua-isopropanol a fin de favorecer el proceso sol-gel. Finalmente se efectuaron distintos ciclos de curado a efectos de entrecruzar la benzoxazina funcionalizada, los rangos de temperatura utilizados fueron de 100 ºC a 220 ºC y tiempos de 1 h a 2 h; el proceso fue seguido  por Espectroscopia de FTIR y por Calorimetría Diferencial de Barrido. Se evaluaron las propiedades térmicas y mecánicas, obteniéndose mejoras en comparación a la benzoxazina convencional.  Además se determinaron los valores del Índice Limitante de Oxígeno (LOI) poniendo de manifiesto sus propiedades como retardante a la llama.