Caracterización de nuevos recubrimientos poliméricos a partir de nanocompuestos furánicos

RIVERO GUADALUPE; VAZQUEZ ANALÍA; MANFREDI LILIANA

Mar del Plata

Workshop; III Workshop sobre Materia Blanda; 2010

<!-- /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:""; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:EN-US;} @page Section1 {size:595.3pt 841.9pt; margin:70.85pt 3.0cm 70.85pt 3.0cm; mso-header-margin:35.4pt; mso-footer-margin:35.4pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} --> En la actualidad, las políticas globales tienden a la disminución de productos derivados del petróleo y aprovechamiento de residuos de la biomasa como materia prima de materiales plásticos. Aunque las bien conocidas resinas fenólicas son ampliamente utilizadas desde hace más de un siglo, hoy en día se busca reemplazar el uso de formaldehído en su formulación, ya que es un contaminante atmosférico peligroso para la capa de ozono. Las resinas furánicas se proponen como alternativa, ya que en su síntesis se emplea furfural en lugar de formaldehído. El furfural se obtiene fácilmente a partir de la deshidratación hidrolítica de las pentosas contenidas en diversos residuos agrícolas. De esta manera es posible obtener un material con las mismas excelentes propiedades térmicas y oxidativas de las fenólicas, pero disminuyendo la emisión de tóxicos a la atmósfera. Asimismo, la adición de nanopartículas a la matriz polimérica podría mejorar su desempeño. Ciertamente, toda modificación en las propiedades finales de un material conlleva al estudio de las alteraciones en la estructura, la química y la cinética de los procesos que trae aparejada la adición de una segunda fase de dimensiones nanométricas. Dicho análisis es fundamental para comprender los mecanismos involucrados y optimizar las ventajas de este tipo de materiales compuestos. Se ha comprobado que la adición de distintas nanopartículas de tipo arcilla, a una matriz furánica, altera la química y la cinética de la reacción de síntesis del prepolímero y también del curado térmico con hexametilentetramina. Se agregó en este caso, un 2% de  nanopartículas de montmorillonita natural, y modificadas químicamente del tipo Cloisite® 30B and Cloisite® 10A. El análisis  mediante espectroscopía infrarroja (FTIR) y medidas de viscosidad demostraron que la adición de arcillas acelera la síntesis del prepolímero. La cinética compleja de este tipo de resinas termorrígidas se estudió mediante diversos métodos de cinética libre y se obtuvieron los perfiles de energía de activación con la conversión. De esta manera, se detectaron importantes diferencias mecanísticas durante el curado de los materiales y se correlacionaron con los cambios químicos detectados mediante el seguimiento de ciertos grupos funcionales característicos. Los materiales finales se caracterizaron mediante técnicas de dispersión de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) para evaluar la dispersión de las arcillas en la matriz. Por último, se realizaron ensayos de termogravimetría para corroborar el efecto de las arcillas como retardantes de la degradación térmica del polímero. Se encontró que la adición de este tipo de partículas inorgánicas permite mejorar la resistencia térmica de la resina furánica hasta temperaturas cercanas a los 350 ºC y que la masa residual a 900ºC es mayor que la del polímero solo en un 15%. Esto está de acuerdo con los resultados anteriores que muestran diferencias en el mecanismo de reacción por la presencia de las arcillas.