Síntesis y caracterización de redes poliméricas simultáneamente interpenetradas (SINs) formadas por poliestireno y poliuretano obtenido a partir de poliol-suspensiones de aceite de higuerilla y almidón de yuca

Synthesis and characterisation of simultaneous interpenetrating polymer networks (SIN) formed by polystyrene and polyurethane obtained from castor oil and cassava starch polyol-suspensions

Se llevó a cabo una modificación del aceite de higuerilla mediante transesterificación con pentaeritritol y posteriormente una incorporación de almidón de yuca al aceite modificado, obteniéndose las denominadas poliol- suspensiones. A partir de estos y de estireno, se sintetizaron SIN poliuretano/poliestireno (IPN obtenidos mediante vía simultánea), utilizando metilendifenil di-isocianato (MDI) para formar la red de poliuretano, divinilbenceno (DVB) como agente entrecruzante del poliestireno, dibutilamina como iniciador redox y peróxido de benzoilo como iniciador de la polimerización del estireno. Las variables consideradas en la síntesis de los SIN fueron: relación másica porcentual pentaeritritol/aceite empleada en la modificación (1,32%; 2,64% y 5,28%), con el fin de variar la funcionalidad hidroxIlica del poliol; especie de almidón incorporado al poliol (brasilero, venezolano y comercial), con el objeto de variar el contenido de amilopectina en la poliol-suspensión; relación molar de los grupos funcionales diisocianato/hidroxilo NCO/OH (0.85 y 1) y relación másica poliuretano/poliestireno PU/PS (70/30 y 80/20). Se obtuvo una amplia gama de materiales, caracterizadas con pruebas de resistencia a la tensión, dureza, ataque químico y extracción Soxhlet; las propiedades físico-mecánicas de los materiales producidos a partir de los polioles (aceite de higuerilla modificado) se incrementaron con la incorporación del almidón a estos. Respecto al tiempo de curado, se observó en diferentes pruebas realizadas que 24 horas son insuficientes, dado que los SIN mostraron propiedades físico-mecánicas inferiores a los elastómeros de poliuretano homólogos, siendo por tanto necesario aumentar el tiempo de curado a 48 horas.

Introducción

Uno de los materiales poliméricos más estudiados en los últimos años son las redes interpenetradas de polímeros (IPN, lnterpenetrating Polymer Networks), en la que dos estructuras reticulares de diferente naturaleza se entrecruzan sin llegar a unirse químicamente, generando un material cuyas propiedades suelen depender sinérgicamente de la proporción de componentes poliméricos, con una menor separación de fases que la simple mezcla física (Valero et al., 2005). En esta clase de materiales se han desarrollado varias investigaciones, entre ellas la de Prashantha et al. (2001), quien realizó estudios básicos de redes de poliuretano obtenidas con aceite de higuerilla transesterificado con glicerina, formando secuencialmente un IPN con poli(2-hidroxietil metacrilato) en la segunda red. Athawale y Kolekar (1998), también ha preparado redes interpenetradas de poliuretano a partir de aceite transesterificado con glicerina, y de polimetilmetacrilato en segunda red, mediante proceso de síntesis también secuencial.

En investigaciones anteriores, el Grupo en Investigación en Polímeros de la Universidad Industrial de Santander realizó dos procedimientos independientes con el aceite de higuerilla: i) modificación mediante reacción de transesterificación con pentaeritritol (Valero et al., 2005), ii) incorporación de almidón de yuca (Duarte et al., 2005). Tanto la transesterificación como la incorporación de almidón generaron polioles de mayor índice de hidroxilo (Cabrera et al., 2005), a partir de los cuales se sintetizaron IPN de poliuretano/poliestireno con mayor resistencia final a la tensión y módulo que los obtenidos a partir del aceite original.