Determinación de la densidad de reticulación de poliuretanos obtenidos a partir de aceite de ricino modificado por transesterificación

Determination of Crosslink Density of Polyurethanes Obtained from Castor Oil Modified by Transesterification

Se obtuvieron dos series de polioles a partir de aceite de ricino modificado por transesterificación con diversas cantidades de pentaeritritol y glicerol. Las propiedades de los polioles resultantes se caracterizaron en función de la funcionalidad del hidroxilo. Se sintetizaron elastómeros de poliuretano (PU) a partir de las dos series de polioles obtenidos. La densidad de reticulación de dichos poliuretanos se determinó mediante datos de ensayos de hinchamiento ajustados a la ecuación de Flory-Rehner y según la teoría de la elasticidad. La variación de la densidad de reticulación de los poliuretanos se estudió siguiendo el valor de hidroxilo del poliol modificado utilizado en la síntesis y basándose en la estructura media de cada unidad repetitiva de poliuretano, determinada por el método de espectroscopia de masas de tiempo de vuelo de desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI TOF MS). 

Los resultados muestran que los PU obtenidos a partir de aceite de ricino modificado con pentaeritritol tenían una mayor densidad de reticulación que los PU obtenidos a partir de aceite de ricino no modificado y de PU preparados por reacción de transesterificación de aceite de ricino con glicerol. Los PU basados en polioles con mayor funcionalidad hidroxil presentaron la mayor densidad de reticulación.

INTRODUCCIÓN

Numerosos estudios se han realizado empleando el aceite de ricino como materia prima para la obtención de poliuretanos elastoméricos. Debido a su estructura química y funcionalidad, resultan polímeros entrecruzados cuyas propiedades están controladas por la densidad de entrecruzamiento. Los poliuretanos obtenidos a partir del aceite presentan propiedades como bajo módulo de elasticidad, baja resistencia a la rasgada y baja resistencia a tratamientos con altas temperaturas. Estas propiedades son atribuidas principalmente a la menor velocidad de curado del aceite, como resultado de la baja funcionalidad y reactividad de los grupos funcionales (hidroxilos secundarios), lo que provoca la formación de un poliuretano con estructura irregular y baja densidad de entrecruzamiento. Estas características han sido respaldadas por ensayos de resistencia al ataque químico que indican que estos materiales poseen una baja densidad de entrecruzamiento. Los resultados del análisis térmico dinamo-mecánico (DMTA) sugieren una estructura de red con bajo grado de entrecruzamiento.

Para modificar estas propiedades, el aceite se ha modificado por transesterificación con polialcoholes con el fin de obtener un producto de mayor funcionalidad.