SOJA: ALTERNATIVA SOSTENIBLE PARA EL DESARROLLO DE DIFERENTES CLASES DE ADHESIVOS

CHALAPUD MAYRA C.; CIANNAMEA EMILIANO; MARTUCCI JOSEFA; STEFANI PABLO; NICOLAO ERIKA; RUSECKAITE ROXANA

Buenos Aires

Congreso; XXXIII Congreso Argentino de Química; 2019

Asociación Química Argentina

IntroducciónEl desarrollo de adhesivos a partir de fuentes renovables capaces de reemplazar una fracción de los adhesivos comerciales derivados del petróleo ha sido de considerable interés durante las últimas décadas. En particular la soja, a través de sus proteínas o aceite, resulta una excelente alternativa para el desarrollo de adhesivos biogénicos como sustituto de resinas sintéticas en aplicaciones específicas. El objetivo del presente trabajo es describir los desarrollos actuales llevados a cabo por nuestro grupo sobre adhesivos basados en proteína de soja con potencial aplicación en aglomerados y contrachapados de madera; adhesivos sensibles a la presión y adhesivos termofusibles.2. MaterialesConcentrado (SPC) y aislado (SPI) de proteína de soja, carvacrol (CRV) y laurilsulfato de sodio (SDS), cáscara de arroz (RH), maderas de eucalipto (Eucalyptus Grandis) y pino (Pinus Taeda Ellioti) provistas por Forestadora Tapebicua. Aceite de soja epoxidado (ESO, Unipox). Ácido sebácico (SA), policaprolactona (PCL). Aceite de ricino (AR, Castoroil). Resina de pino (RP).3. Resultados y discusión3.1. Adhesivos para aglomerados y contrachapadosEn trabajos previos se desarrollaron aglomerados basados en SPC modificado y RH con propiedades competitivas a los basados en madera forestada y adhesivos sintéticos [1]. El mayor inconveniente de estos ecoaglomerados es su baja resistencia a la humedad que puede inducir el ataque microbiano durante su almacenamiento y/o su vida en servicio. Con el objetivo de retrasar o inhibir el ataque, particularmente de hongos medioambientales, se incluyó CRV (0,5 %v/v) y SDS (0,25 %p/v) a la formulación del adhesivo basado en SPC (500 rpm, 20°C, 2h). La concentración de CRV se determinó a partir de la concentración mínima inhibitoria frente a Aspergilius terreus. Los adhesivos activos (AA) en forma de suspensión se almacenaron en heladera (4°C) y redispersaron antes de su estudio o aplicación en aglomerados, mientras que los utilizados en contrachapados se liofilizaron y redispersaron en agua destilada en relaciones 1:6 y 1:7.Se evaluó la estabilidad microbiológica del AA frente a levaduras y mohos durante 10 días en agar Sabouraud a 35ºC, además de las características organolépticas durante 30 días. Luego de 30 días el AA fue microbiológicamente más estable que el control, que exhibió cambios organolépticos provenientes del ataque microbiano.Los AA fueron incorporados en aglomerados de RH de acuerdo a trabajos previos [1]. El desempeño de los aglomerados en el tiempo (30 días) fue evaluado mediante la medición de propiedades mecánicas a la flexión (MOR y MOE) y fuerza de adhesión interna (IB) (ASTM D1037-93). No se encontraron cambios significativos en el MOE y MOR durante el tiempo de ensayo, obteniéndose valores dentro de los establecidos para tableros de media densidad de uso interior (ANSI A208.1-2009).Se conformaron contrachapados con 3 chapas previamente lijadas (9 Rz) de maderas de eucalipto y pino. El AA redispersado se aplicó en cada una de las caras del contrachapado (2,5 mg/cm2, base seca) y los contrachapados prensados (140 °C, 1,5 MPa, 10 min). El porcentaje de fallo por madera fue evaluado de acuerdo a la norma UNE EN314-1. Se observó una excelente adhesión al utilizar una relación de adhesivo de 1:6 en madera de eucalipto (100% de falla) y 1:7 en madera de pino (fallo inferior al 50%). Dichas diferencias pueden ser atribuidas a diferentes interacciones entre el adhesivo y el sustrato y se encuentran bajo estudio.3.2. Adhesivos termofusiblesSe prepararon mezclas de PCL y SPI (0-50% p/p PCL), AR (0-50% p/p mezcla) y RO (10-40% p/p mezcla) a 140°C, 15 min. Las mezclas se caracterizaron por calorimetría de barrido diferencial (DSC), espectros infrarrojos de transformada de Fourier (FTIR) y mediciones reológicas (ciclos 120-0-120 °C, 10 °C/min, 1 Hz). Se realizaron ensayos de lap-shear (ASTM 1002) utilizando fibrofácil como sustrato. La incorporación de AR disminuyó la temperatura de fusión y viscosidad debido a la plastificación del sistema, pero un efecto perjudicial sobre la resistencia del adhesivo. Por el contrario, esta propiedad no se modificó al variar el contenido de SPI. La inclusión de RP indujo un efecto favorable sobre la resistencia del adhesivo que aumentó hasta un 98% para PCL y un 57% para mezclas con 50% de SPI.3.3. Adhesivos sensibles a la presiónSe obtuvieron mezclas de ESO y SA (140°C, 15 min) [2]. Las mezclas se curaron a 170 °C durante diferentes tiempos entre 45-85 min, considerando el tiempo de gelación (tgel=55.9 min). Los adhesivos se caracterizaron mediante FTIR. Se realizaron barridos de frecuencia en un reómetro a 25 °C (0.1-100 Hz, 0.1%). El contenido de gel (Gel) de las muestras de ESO-SA curadas se determinó mediante extracción en tolueno seco. Los estudios reológicos revelaron que el módulo de almacenamiento (G´) y pérdida (G´´) determinado en condiciones isotérmicas aumentó con la frecuencia, pero cumpliendo con el criterio de Dahlquist (