Investigación de la Cinética de Curado por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) de Resinas Epoxi Preparadas a partir de Aceite de Soja Epoxidado con Diferentes Anhídridos y Aminas Terciarias

Investigation of the Kinetics of Cure by Differential Scanning Calorimetry (DSC) of Epoxy Resins Prepared from Epoxidized Soybean Oil with Different Anhydrides and Tertiary Amines

En el presente trabajo, se utilizó calorimetría diferencial de barrido (DSC) para investigar la cinética de reacción de curado de resinas epoxi producidas a partir de la reacción de aceite de soja epoxidado (ESO) con anhídridos cíclicos dodecenilsuccínico (DDS) maleico (MAL), ftálico (PA), succínico (SUC) y hexahidroftálico (CH), en presencia de aminas terciarias como trietilamina (TEA), N,N-dimetilanilina (ARO) y 1,4-diazabiciclo[2,2,2]octano (DABCO). Se observó que la velocidad de calentamiento, la naturaleza y la estructura de los anhídridos y las aminas afectaban a la reacción de curado. 

Se utilizaron los métodos dinámicos de Kissinger, Ozawa y Barrett para calcular la energía de activación de las reacciones en las que se utilizaron diferentes anhídridos. Los anhídridos DDS y maleico fueron más reactivos que los demás. Para estudiar la influencia del catalizador, utilizamos el método de Barret para determinar la energía de activación de las reacciones. La 1,4-diazabiciclo[2,2,2]octano amina (DABCO) fue la más reactiva, mostrando la menor energía de activación (Ea= 51 kJ.mol-1) y factor preexponencial (ln A₀ = 9 s^-1).

INTRODUCCIÓN

Las resinas epoxi forman parte de una de las clases más importantes de polímeros termoestables. Las numerosas formas en que pueden ser procesadas permiten su aplicación en diversos segmentos industriales como pinturas, adhesivos, recubrimientos y como matrices de compuestos debido a sus propiedades químicas y físicas[1-4]. Estas resinas tienen buenas propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas, aunque son quebradizas y tienen baja resistencia a la propagación de grietas y fracturas debido a su alta densidad de entrecruzamiento. Algunas propiedades mecánicas pueden mejorarse significativamente con el uso de aceites vegetales como el aceite de soja[5-8] o el aceite de linaza[9] en su formulación.

Las propiedades físicas y mecánicas de las resinas curadas dependen de la estructura del agente de entrecruzamiento, el grado de curado, el tiempo y la temperatura de curado[10,11]. A través del estudio cinético de la reacción de polimerización, es posible obtener información sobre las condiciones de procesamiento y explicar las diferencias entre las propiedades físicas y mecánicas de diferentes sistemas.

La calorimetría exploratoria diferencial (DSC) se ha utilizado con éxito para estudiar la reacción de curado de las resinas epoxi, con el fin de obtener parámetros cinéticos[12-14]. Métodos dinámicos como el método de Borchardt y Daniels[15], el método de Kissinger[16], el método de Ozawa[17] y el método de Barrett[18] ofrecen resultados más rápidos en comparación con los métodos isotérmicos.