MICROENCAPSULACIÓN DE DICICLOPENTADIENO POR POLIMERIZACIÓN IN SITU DE UREA Y FORMALDEHIDO EN MEDIO ÁCIDO

JULIETA GUTIERREZ; LUCIANA SAENZ TIDONE; ROMINA OLLIER; VERA ALVAREZ

Mar del Plata

Simposio; XX Simposio Nacional de Química Orgánica; 2015

Los materiales auto-reparables poseen la habilidad de enmendarse de manera autónoma en respuesta a un daño, en el momento y lugar en que éste se produzca. Una posibilidad para desarrollar materiales con esta capacidad, consiste en la incorporación de microcápsulas que alberguen especies líquidas reactivas. Estos monómeros se liberan por la ruptura del contenedor durante la propagación de una fisura y el flujo conlleva al contacto con el catalizador o endurecedor, disperso en la matriz, y ocurre la polimerización. En este trabajo se seleccionó la polimerización por metátesis de apertura de anillo del diciclopentadieno (DCPD) como agente reparador encapsulado, en presencia del catalizador de Grubbs como estrategia química para lograr la reparación de una matriz epoxi-amina.Una de las condiciones clave para la eficacia de estos sistemas es el diseño de las microcápsulas, las cuales deben poseer una resistencia suficiente como para permanecer intactas durante el procesamiento del polímero, pero deben romperse cuando el material se daña para liberar el agente reparador y así sellar la fisura.En este trabajo se analizaron distintas vías de microencapsulación de diciclopentadieno mediante la polimerización in-situ de Urea-Formaldehído (PUF) en emulsión. La formación de la pared de PUF procede en dos etapas: primero ocurre la metilolación, es decir, la reacción de adición del formaldehído al grupo amino de la urea, que puede ser catalizada por ácidos o bases y conduce a la formación de compuestos hidroximetilados solubles en agua. Luego se produce la policondensación, que es catalizada por ácidos y comprende las reacciones entre las especies metiloladas y la urea, que resultan en la formación de una red de PUF entrecruzada, conformando la pared de las microcápsulas. Por lo tanto, es imprescindible que se desarrolle preferentemente en la interfase agua/DCPD para favorecer la formación de una pared densa y compacta. En el procedimiento aplicado en el presente trabajo, estas reacciones se desarrollaron en simultáneo en medio ácido de forma competitiva. Se estudió el efecto de distintos parámetros de síntesis tales como el método de estabilización de la emulsión de DCPD, el efecto de la velocidad de agitación y la relación volumétrica entre el DCPD y la fase acuosa sobre la calidad, la distribución de tamaños y la morfología de las microcápsulas obtenidas en cada caso. Se analizó la estructura química de las microcápsulas mediante Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), la distribución de tamaños y la morfología mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Óptica (MO), la estabilidad térmica mediante Análisis Termogravimétrico (TGA) y la eficiencia de encapsulación mediante extracción con Soxhlet.En todos los casos analizados se obtuvieron cápsulas esféricas, con una superficie interna lisa y una morfología externa rugosa. El método de emulsificación del DCPD resultó ser un parámetro determinante en la calidad y morfología de las cápsulas resultantes. La energía involucrada en el proceso de emulsificación del DCPD también fue un parámetro crítico en el tamaño final de las cápsulas y en el contenido de DCPD.