Separación de fases y cristalinidad en mezclas de epoxi/poli-3-hidroxibutirato

Phase Separation and Crystallinity in Epoxy/poly-3-hydroxybutyrate Blends

En este trabajo se estudiaron mezclas epoxy/poli-3-hidroxibutirato (PHB) en dos proporciones distintas 90/10 y 85/15. Para ello se prepararon muestras sometiéndolas a temperaturas de 80 °C y 120 °C, a efectos de producir el curado del epoxy. Se analizó la separación de fases y la cristalización del PHB mediante microscopía óptica y calorimetría diferencial de barrido. Asimismo la estructura lamelar del PHB se caracterizó mediante dispersión de rayos X de bajo ángulo. Se encontraron diferencias significativas entre las dos proporciones estudiadas; mientras que la muestra 90/10 presenta miscibilidad, la muestra 85/15 indica una separación de fases. Asimismo se encontró que, sobre todo para la muestra 90/10, el epoxy afecta considerablemente la estructura lamelar del PHB. Los resultados se analizaron en términos de la competencia entre los procesos de cristalización y separación de fases.

INTRODUCCIÓN

Los polímeros termoestables, especialmente los epoxis, son frecuentemente combinados con elastómeros o termoplásticos para mejorar propiedades mecánicas, especialmente su fragilidad. En muchos casos, estas mezclas se preparan inicialmente como soluciones homogéneas que pueden separarse en fases distintas durante la polimerización del termoestable[1].

La mezcla de polímeros termoestables con termoplásticos ha sido objeto de estudio utilizando diversos polímeros específicos[2-4]. Los procesos y la morfología final de estas mezclas dependen de su miscibilidad inicial. Generalmente, la miscibilidad entre dos polímeros varía con la temperatura, pero cuando se trata de un polímero termoestable que se polimeriza mediante curado, el aumento en su peso molecular puede inducir una separación de fases durante este proceso. Hay una cantidad considerable de literatura sobre la separación de fases inducida por la polimerización[5,6].

En los últimos años, se ha investigado ampliamente la mezcla de epoxis con polímeros biodegradables o derivados de biomasa, como el ácido poli (L-láctico) (PLLA)[3]. Estos polímeros suelen ser semicristalinos, lo que complica los procesos durante el curado debido a que la separación de fases y la cristalización pueden ocurrir simultáneamente[7]. Por ejemplo, el poli-3-hidroxibutirato (PHB), un polímero biodegradable obtenido de fuentes naturales, tiene una tendencia marcada a cristalizar, lo que lo hace frágil y requiere ser mezclado con otros polímeros para mejorar sus propiedades[8].

En este contexto, hay poca información disponible en la literatura sobre sistemas epoxy mezclados con PHB. El objetivo de este trabajo es estudiar la separación de fases y la cristalinidad en mezclas de epoxy con PHB en proporciones de 90/10 y 85/15, a dos temperaturas de curado diferentes: 80 °C y 120 °C.