SÍNTESIS, PROCESAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE RECUBRIMIENTOS AUTORREPARABLES BASADOS EN VITRÍMEROS EPOXI - ÁCIDO

BYRNE PRUDENTE, TOMÁS EDUARDO; CUELLAR BERRIO, INGRITH PAOLA; ALTUNA, FACUNDO IGNACIO; HOPPE, CRISTINA ELENA

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros I Congreso Argentino de Materiales Compuestos; 2023

INTEMA

Las estrategias para obtener polímeros autorreparables han aumentado y se han diversificado rápidamente en las últimas décadas, como respuesta a la necesidad de mejorar las propiedades de las piezas o películas protectoras, alargando su vida útil en servicio y reduciendo la cantidad de desperdicio. En este marco, el interés en los “vitrímeros”, un tipo de polímeros termorrígidos autorreparables, ha crecido exponencialmente a partir de su publicación inicial, por parte de Leibler y col. Estos materiales aprovechan reacciones de intercambio entre sus enlaces dinámicos para lograr la reparación. Las reacciones de intercambio modifican la topología de la red polimérica, aunque mantienen en todo momento del proceso la misma densidad de entrecruzamiento, al menos teóricamente. En el caso de los vitrímeros epoxi, la reacción de un grupo epoxi con un ácido carboxílico origina un éster con un hidroxilo (OH) en posición beta. Estos grupos pueden ser intercambiados mutuamente, a través de reacciones de transesterificación (entre un éster de una cadena y el OH de otra cadena) activadas térmicamente, en presencia de un catalizador adecuado. Los vitrímeros epoxi comparten con las redes epoxi convencionales algunas características, como buenas propiedades mecánicas y resistencia a solventes, aunque con la ventaja de ser autorreparables, reprocesables y reciclables. Estas propiedades los hacen excelentes candidatos para reemplazar a los tradicionales recubrimientos utilizados en la protección y acabado de piezas. En sistemas epoxi convencionales esto se logra partiendo de una solución o mezcla de los monómeros y generando el entrecruzamiento posteriormente a la formación de la película. En este trabajo se propone una alternativa novedosa a esta estrategia, basada en lasíntesis de un polímero por reacción epoxi-ácido que forma un polímero termoplástico en una primera etapa, mientras que en una segunda etapa puede transformarse en una red tridimensional autorreparable mediante reacciones de transesterificación. Para ello se empleó una resina comercial basada en diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) y ácido glutárico (GA) en relación estequiométrica, con la presencia del catalizador 1-metilimidazol (1MI). El tratamiento térmico se segmentó en dos etapas: la generación de cadenas lineales por TT a 100ºC durante 45 min y la generación de la red por TT de 2 horas a 160ºC. El material obtenido en bulk presentó buenas propiedades de autorreparación y relajación de tensiones. La evolución de la conversión de grupos epoxi se siguió por FT-NIR mientras que la conversión de los ácidos en ésteres se determinó empleando FTIR en el rango medio. El polímero termoplástico obtenido inicialmente es soluble tanto en dimetilformamida (DMF) como en ciclohexanona. Los recubrimientos se generaron sobre vidrio por dropcasting en el caso de la DMF, mientras que para la ciclohexanona se utilizó spin coating y dipcoating. Luego de la evaporación del solvente se procedió con la segunda etapa de TT para generar la red entrecruzada. La caracterización de las películas se llevo a cabo por perfilometria, medidas de ángulo de contacto y microscopia óptica de transmisión. Se obtuvieron películas transparentes y homogéneas, delgadas y de espesor micrométrico, con propiedades superficiales dependientes del grado de entrecruzamiento. Los ensayos de autorreparabilidad se encuentran actualmente en curso.