Ultrasound assisted miniemulsion polymerization to prepare poly(urea-urethane) nanoparticles

Polimerización en miniemulsión asistida por ultrasonidos para preparar nanopartículas de poli(urea-uretano)

Recientemente, los efectos físicos y químicos de los ultrasonidos en la síntesis de materiales poliméricos han atraído gran atención. Este trabajo presenta la síntesis de nuevos materiales poliméricos mediante polimerización de diisocianato de isoforona con diferentes polioles. Los polímeros se sintetizaron mediante polimerizaciones en miniemulsión por pasos, utilizando baño de ultrasonidos y baño termostático. Los efectos del ultrasonido, la temperatura y el tipo de poliol se evaluaron mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, cromatografía de permeación en gel, dispersión dinámica de la luz y titrimetría. 

La polimerización bajo baño de ultrasonidos mostró que las diferentes temperaturas de reacción en el rango entre 50 °C y 80 °C influyen directamente en el peso molecular de los polímeros, la formación de urea/uretano y el aumento de la tasa de consumo de diisocianato. Además, los diferentes polioles utilizados en las polimerizaciones en miniemulsión tuvieron un efecto significativo en las características de las nanopartículas de poli(urea-uretano) resultantes. Por último, las polimerizaciones asistidas por ultrasonidos mostraron una tasa de consumo de diisocianato más rápida, pero no condujeron a pesos moleculares mejorados.

INTRODUCCIÓN

La síntesis de nuevos materiales poliméricos ha atraído el interés de investigadores, industrias químicas y farmacéuticas. La mejora continua de polímeros y métodos de polimerización sigue siendo un campo de interés en crecimiento. La producción de materiales con diferentes características, como características superficiales, peso molecular, grado de entrecruzamiento y adición de materiales inorgánicos, es un campo de investigación muy activo. La miniemulsión es una técnica de polimerización que ha ganado mucha atención debido a algunas ventajas en comparación con la polimerización en emulsión convencional. 

Las miniemulsiones se describen como dispersiones acuosas de gotas de aceite relativamente estables dentro de un rango de tamaño (de 50 a 500 nm), preparadas en un sistema que contiene una fase dispersa (orgánica), una fase continua (acuosa), un emulsionante y un coestabilizante. Para obtener esta dispersión, se requiere un mecanismo de alto estrés de corte para romper las gotas de monómero en gotas submicrónicas, alcanzando un estado estable obtenido al equilibrar las tasas de coalescencia y ruptura de las gotas que son cinéticamente, pero no termodinámicamente estables. De esta manera, dado que estas gotas están protegidas contra la difusión molecular (Ripenización de Ostwald) y la coalescencia, se espera que el tamaño de las partículas poliméricas formadas después de la reacción permanezca prácticamente igual que el de las gotas formadas durante la miniemulsificación.