Estudio de la Densidad de Reticulación en Geles Superabsorbentes Obtenidos a partir de Acetato de Celulosa

Study of the Crosslinking Density in Superabsorbent Gels Obtained from Cellulose Acetate

Este trabajo informa de la síntesis de geles derivados de acetato de celulosa (CA) con grado de sustitución (DS) 2,5 mediante reacciones de esterificación y reticulación. Los grupos hidroxilo libres se hicieron reaccionar utilizando dianhídrido del ácido 1,2,4,5 bencenotetracarboxílico (PMDA) como modificador en un medio homogéneo. La caracterización se realizó con análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), retrotitulación (conocida como back titration) para determinar el grado de sustitución del AC y microscopía de fuerza atómica (AFM). 

Los geles se sintetizaron con las siguientes relaciones estequiométricas: [1:1], [1:2/3], [1:3] y [3:1] PMDA mol/mol de OH libre, respectivamente. Se sintetizó un gel con un exceso del 200% de PMDA en relación con los grupos OH libres del CA. Se utilizó la base de la teoría de Flory-Rehner para determinar la reticulación en los geles. Brevemente, los principales resultados mostraron que la densidad de entrecruzamiento aumentaba proporcionalmente a la cantidad de PMDA añadida al medio de reacción. Se obtuvieron topografías AFM distintas para geles distintos, que también eran diferentes del polímero acetato de celulosa. Este trabajo estuvo motivado por la importancia tecnológica de los polímeros procedentes de fuentes renovables como la celulosa, en el que se desarrolló un derivado de celulosa con una prometedora aplicación en la administración de fármacos y en la adsorción de metales pesados en sistemas acuosos. La ventaja de este derivado de acetato de celulosa es el uso de menos pasos en su síntesis.

INTRODUCCIÓN

Los primeros derivados de la celulosa sintetizados en el laboratorio y producidos a escala industrial fueron los ésteres celulósicos de ácidos orgánicos e inorgánicos. Estos ésteres se forman cuando los grupos hidroxilo de las cadenas de celulosa se sustituyen por grupos acilo. La reducción de la cantidad de grupos OH en la cadena conduce a la formación de productos que suelen ser más solubles que la celulosa, ya que los derivados son menos cristalinos debido a la reducción de la extensión de los enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares.

Los ésteres de celulosa más importantes producidos son el acetato de celulosa (CA), el acetato propionato de celulosa (CAP) y el acetato butirato de celulosa (CAB). Estos ésteres de celulosa, aunque suelen ser más caros que los termoplásticos derivados del petróleo, se producen a gran escala debido a sus excelentes propiedades. Tanto la naturaleza del grupo sustituyente como el grado en que los grupos hidroxilo están sustituidos hace que el derivado tenga diferentes propiedades térmicas, mecánicas, físicas y químicas. Los valores del grado de sustitución pueden variar desde valores próximos a cero hasta el valor máximo de sustitución.