Preparación y caracterización de poliuretanos a partir de aceite de higuerilla modificado, almidón y estireno

Preparation and characterization of polyurethanes from modified fig oil, starch and styrene

Se sintetizaron poliuretanos (PU) de polioles obtenidos del aceite de higuerilla y almidón de yuca, y metil difenil diisocianato (MDI) y/o isoforona diisocianato (IPDI). Estos polioles fueron producidos mediante dos rutas: la primera, fue la obtención de una mezcla física entre al aceite y polioles derivados por transesterificación del aceite con pentaeritritol, y el almidón denominada suspensión. La segunda, fue la modificación química del almidón por glucosilación utilizando etilenglicol y glicerol; y posterior transesterificación con el aceite de higuerilla y polioles derivados. El índice de hidroxilo, gravedad especifica y viscosidad de los polioles fueron determinados. Se determinaron las propiedades mecánicas, la resistencia al ataque químico y propiedades térmicas de los materiales producidos; la morfología fue estudiada por microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados muestran que los PU obtenidos a través de la modificación química tienen mejores propiedades que los obtenidos a través de la simple mezcla física.

INTRODUCCIÓN

La búsqueda de nuevas alternativas de uso para los recursos renovables, es un área de continuo crecimiento. El aceite de higuerilla y el almidón figuran dentro de los principales candidatos, debido a su abundancia y bajo costo. El interés por el aceite de higuerilla deriva debido a su alta pureza, casi el 90% compuesto por el triglicérido del  acido ricinoléico, y a su estructura química y funcionalidad hidroxílica. Existen numerosas referencias que reportan el uso del aceite de higuerilla no modificado en la síntesis de poliuretanos y  redes interpenetradas.  Sin embargo,  las estructuras obtenidas tienen pobres propiedades mecánicas debido al bajo índice de hidroxilo del aceite. Una de las formas de solucionar este problema es mediante la reacción de transesterificación con otro poliol.

Trabajos previos realizados muestran que al emplear polioles obtenidos por  transesterificación del aceite con pentaeritritol los poliuretanos derivados poseen mejores propiedades que los materiales obtenidos del aceite sin modificar; a medida que se incrementa la cantidad de grupos hidroxilo se obtiene  una estructura  con  un mayor grado de entrecruzamiento.

El almidón es un polisacárido compuesto de amilosa y amilopecina; ambos polímeros están constituidos por unidades 1,4-α-glucopiranosil (C₆H₁₀O₅), pero se diferencian en que la amilosa es de cadena lineal y la amilopectina de cadena ramificada. Varios investigadores han estudiado el comportamiento del almidón en diferentes sistemas de uretano. Al incorporar almidón en la estructura se incrementa el módulo de Young, fuerza tensil, elongación de ruptura y dureza del poliuretano. El factor clave que determina el mejoramiento de las propiedades del poliuretano puede ser atribuido a las interacciones intermoleculares (puentes de hidrogeno) entre el almidón y el poliuretano. Sin embargo, estos autores concluyen que existe una gran incompatibilidad entre el almidón y el poliuretano, debido al carácter hidrofilico del almidón y el carácter hidrofóbico del material polimérico.

En este trabajo se propone incrementar la funcionalidad del aceite de higuerilla y los polioles obtenidos de este por transesterificación con pentaeritritol, a través de la adición de almidón de yuca mediante dos rutas: la primera, es la obtención de una mezcla física o suspensión aceite-almidón, donde simplemente se agrega el almidón al poliol de  manera  directa,  sin  ninguna  modificación.