Síntesis y caracterización de espuma de poliuretano flexible obtenida a partir de aceite de ricino maleinizado

Flexible Polyurethane Foam Synthesis and Characterization Obtained from Maleinizated Castor Oil

En este trabajo, se realiza la síntesis de espuma flexible de poliuretano con el diseño experimental Taguchi, utilizando aceite de ricino con y sin maleinización. Se monitorizó la reacción cinética de esterificación del aceite mediante la estimación del número de grupos ácidos (ASTM D4662 - 03), y se estudiaron las propiedades mecánicas de la espuma, incluyendo densidad, resistencia a la tracción, % de alargamiento, resiliencia y dureza (Norma NTC 2019 Icontec). Se investigó la influencia de diversos parámetros de síntesis, a saber, cantidad y tipo de catalizador, relación molar de aceite de ricino (CO) - aceite de ricino maleinizado (MACO), cantidad de agua y tensioactivo utilizado. Las espumas se analizaron mediante FTIR y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados mostraron una cinética de primer orden con respecto al anhídrido. El aceite de ricino maleinizado (MACO) aumentó la resistencia mecánica de la espuma debido al mayor entrelazamiento por la incorporación de grupos ácidos.

INTRODUCCIÓN

El petróleo es la materia prima para sintetizar la inmensa mayoría de los polímeros. Sin embargo, esta fuente es limitada y prácticamente no renovable, y tanto los procesos involucrados en la síntesis como los materiales producidos tienen en muchos casos un alto impacto ambiental. Por estas razones, actualmente se está propendiendo a la búsqueda de materias primas alternativas renovables y a la síntesis de polímeros más benignos desde el punto de vista ambiental. En este contexto, es de interés la obtención de materiales poliméricos biodegradables provenientes de aceites naturales [1,2]. Los aceites naturales tienen la ventaja de su amplia disponibilidad y además poseen una estructura química funcional que permite sintetizar una gran variedad de productos a partir de ellos [3]. Este es el caso del aceite de ricino, el cual es monoinsaturado con grupos hidroxilo en la molécula de triglicérido, lo que ofrece la posibilidad de reacciones como epoxidación/hidroxilación [4-8], hidroformilación [9], glicerólisis [10-14], ozonólisis [15-17], entre otras. Estas reacciones se pueden explotar para la obtención de materiales poliméricos tales como los poliésteres, los poliuretanos y las poliamidas [18]. 

Los poliuretanos se obtienen comúnmente empleando dioles de alto peso molecular derivados del petróleo. Con la crisis energética y los problemas asociados al desabastecimiento de esta materia prima, se han comenzado a emplear polioles de aceites vegetales como fuentes alternativas, tales como el aceite de ricino y soja modificada, con la ventaja adicional de bajar el impacto ambiental de los procesos de síntesis. Las espumas flexibles a base de aceite de ricino presentan deficiencias debido a la alta rigidez y dureza que presentan. Las espumas flexibles de poliuretano (PU) poseen celdas abiertas, son permeables al aire, son reversibles a la deformación y pueden ser producidas con diversas propiedades incluyendo firmeza y resiliencia.