Influencia de la hidroxipropilcelulosa en las relajaciones moleculares de las redes de epoxi-amina

Influence of Hydroxypropyl Cellulose on Molecular Relaxations of Epoxy-amine Networks

Se realizó un estudio de análisis mecánico dinámico (DMTA) de redes epoxi-amina reticuladas en presencia de bajos contenidos de hidroxipropilcelulosa (HPC). La resina epoxi elegida fue diglicidiléter de bisfenol-A (DGEBA) y el reticulante fue 4,4-diaminodifenilmetano (DDM). En la región vítrea se detectaron bien las relajaciones primarias (α) y secundarias (β, γ) originadas por los componentes epoxi y HPC. Se pudieron detectar dos relajaciones primarias de los sistemas epoxi puro y epoxi/HPC, denominadas αepoxi y α epoxi, que muestran un comportamiento vítreo particular para los sistemas estudiados en comparación con los sistemas curados a granel. 

La temperatura de relajación principal Tα (en el pico de relajación αepoxi) de los sistemas epoxi aumentó ligeramente con la adición de HPC. La energía de activación para esta transición (Tα) de las redes epoxi-amina se determinó tanto a partir de tan δ como de las temperaturas pico para el módulo de pérdida medido a varias frecuencias. La energía de activación de la relajación αepoxi determinada a partir del módulo de pérdida fue más fiable que la basada en tan δ. La adición de HPC redujo la energía de activación de esta relajación αepoxi.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años ha habido un creciente interés en el desarrollo de nuevas aplicaciones de materiales obtenidos a partir de fuentes renovables. Se ha demostrado, por ejemplo, que se pueden obtener termoestables mediante la curación de resinas epoxi producidas por la epoxidación de aceites vegetales【1,2】. Otro ejemplo son los materiales celulósicos, ya que la celulosa es el polímero orgánico más abundante en el planeta y recientemente se ha utilizado en sistemas epoxi rellenos de fibras de nano y microcelulosa【3】. En una publicación anterior【4】, estudiamos el papel de la hidroxipropil celulosa (HPC), un éter de celulosa, dentro de una matriz epoxi durante el proceso de formación de la red epoxi mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). 

Al comienzo de la reacción, concluimos que la HPC en la matriz epoxi actúa como un acelerador-catalizador, resultando en un factor de aceleración de aproximadamente 30%. Más allá de la temperatura mínima (T_{ ext{min}}) – que se define como la temperatura correspondiente al punto mínimo mostrado por los picos exotérmicos durante la reacción de curado de un sistema epoxi medido por DSC – los comportamientos de la constante de velocidad (k) y el factor de frecuencia (A) indican que el proceso de reticulación se vuelve más lento con la HPC actuando como inhibidor de la reacción.