Polímeros biobasados formulados en base a etilenglicol y ácidos dicarboxílicos para fabricación de resinas de poliésteres insaturados.

Abstract

Las resinas de polímeros insaturados (UPR, por sus siglas en inglés) son ampliamente utilizadas en la actualidad, pero su síntesis conlleva el empleo de productos químicos derivados de fuentes no renovables. En el contexto de un desarrollo sostenible, resulta imperativo migrar hacia el uso de materiales biobasados. La presente investigación se enfoca en el estudio de la formación de polímeros basados en monómeros obtenidos a partir de fuentes orgánicas. El objetivo central consistió en investigar las variaciones en las propiedades físicas de un polímero insaturado compuesto por ácido itacónico, ácido sebácico y etilenglicol, en respuesta a modificaciones en su composición química. Se llevaron a cabo diversos análisis para verificar la formación de la molécula polimérica, su curado, y las alteraciones en sus propiedades físicas en función de las variaciones en los radios molares de los ácidos. Se realizó el curado de los prepolímeros sintetizados a través del método de iniciación radicalaria, utilizando dos iniciadores distintos, un fotoiniciador, que se activa usando luz UV, y un termoiniciador, que se activa sometiéndolo a alta temperatura. Se observaron diferencias significativas en la apariencia de los polímeros termocurados entre sí, así como al compararlos con los fotocurados. La formación del polímero mediante el proceso de esterificación y su reticulación mediante ambos métodos de iniciación radicalaria fueron corroboradas mediante análisis específicos como el análisis FTIR. Asimismo, se destacaron diferencias en la fracción sólida de los polímeros, la cual mostró una relación directamente proporcional con la cantidad de ácido itacónico. No obstante, se identificó que la presencia de este ácido generó una disminución en la termoestabilidad de los polímeros. Por otro lado, se observó que el proceso de termocurado entrega polímeros con mayor fracción sólida y que además soportan temperaturas superiores a los fotocurados. Adicionalmente, se infirió sobre la posible formación de estructuras cristalinas, derivadas del empaquetamiento de las cadenas, cuando el polímero estaba compuesto por una significativa cantidad de ácido sebácico. Se observó que las propiedades fisicoquímicas del polímero se vieron afectadas por el grado de cristalinidad, destacándose la termoestabilidad y resistencia mecánica, las cuales se vieron favorecidas por un mejor empaquetamiento de las cadenas poliméricas.

Unsaturated Polyester Resins (UPR), currently widely employed, are synthesized using chemicals derived from non renewable sources. However, the use of organic materials is imperative to ensure sustainable development today. This research focuses on studying the formation of polymers based on monomers obtaina ble from organic sources. The main objective was to investigate the variations in the physical properties of an unsaturated polymer composed of itaconic acid, sebacic acid, and ethylene glycol concerning changes in its chemical composition. Various analyse s were conducted to verify the formation of the polymer molecule, its curing process, and changes in its physical properties depending on variations in the molar ratios of acids. The curing of the prepolymers synthesized was carried out through the radical initiation method, using two different initiators: a photoinitiator activated by UV light and a thermoinitiator activated by exposure to high temperatures. Significant differences were observed in the appearance of thermocured polymers among themselves and when compared to photocured ones. The formation of the polymer through esterification and its crosslinking through both radical initiation methods were con firmed through different analyses. Differences in the solid fraction of the polymers were also noted, which was directly proportional to the amount of itaconic acid. However, the presence of this acid led to a decrease in the thermostability of the polymers. On the other hand, it was observed that the thermocuring process yields polymers with a higher solid fraction and additionally withstand higher temperatures compared to photocured ones. Additionally, inferences were made regarding the possible formation of crystalline structures due to chain packing when the polymer was composed of a significant amount of sebacic acid. It was observed that the physicochemical properties of the polymer wer e altered due to its degree of crystallinity, with thermal stability and mechanical resistance being the most notable, favorably impacted by the improved chain packing.