Tailoring sustainable compounds using eggshell membrane as biobased epoxy catalyst

Elaboración de compuestos sostenibles utilizando membrana de cáscara de huevo como catalizador epoxi de base biológica

En este trabajo se añadió membrana de cáscara de huevo como catalizador de curado de base biológica al epoxi (DGEBA), a efectos de comparación se comunicaron los datos del catalizador sintético DEH 35, el curado de los compuestos se siguió mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) en condiciones dinámicas y su cinética se modeló utilizando los enfoques de Kissinger, Friedman, basado en el modelo de Friedman y Málek. A partir de E_a y l n A evaluados se verificaron dos etapas de curado, para el compuesto de catalizador sintético (S₅) E_a aumentó bruscamente para el grado de conversión α > 0,7 la tendencia opuesta se observó para el compuesto de membrana de cáscara de huevo (M₁₀). Se supone que para S₅ E_a aumenta debido a las reacciones competitivas que conducen a un aumento de la viscosidad hasta alcanzar la fase sólida con disminución de la disponibilidad de grupos reactivos, dificultando la reticulación, mientras que para M₁₀ E_a disminuye a α > 0,7 , invalidando así el modelo de Kissinger que supone Ea constante.

INTRODUCCIÓN

Las resinas epoxídicas son polímeros termoestables muy versátiles conocidos por sus propiedades superiores, lo que hace que se utilicen ampliamente en diversas aplicaciones como revestimientos, adhesivos y compuestos para electrónica, aeroespacial y artículos deportivos[1,2]. Las propiedades deseables de las resinas epoxi se consiguen mediante reacciones de reticulación entre la resina epoxi y un agente endurecedor, lo que da lugar a una estructura de red reticulada.

En aplicaciones en las que se requiere un alto rendimiento, como en entornos con temperaturas elevadas y condiciones mecánicas exigentes, los anhídridos se utilizan habitualmente como endurecedores de las resinas epoxi. Sin embargo, la reactividad entre el epoxi y el anhídrido suele ser baja, lo que conlleva tiempos de curado más largos y requiere temperaturas más altas para conseguir un curado completo[3]. Además, los tiempos de curado prolongados y las temperaturas elevadas pueden iniciar procesos de degradación, comprometiendo las propiedades finales del polímero epoxi. Para solucionar este problema, a menudo se añaden catalizadores para acelerar el proceso de curado y hacerlo más eficiente[4,5].

La reacción entre epóxidos y anhídridos cíclicos, como en el caso de este trabajo, se inicia mediante bases de Lewis e implica un proceso de polimerización en cadena que consta de etapas de iniciación, propagación y terminación o transferencia de cadena[6]. En la búsqueda de alternativas sostenibles para los agentes de curado epoxi, la membrana de cáscara de huevo surge como una opción prometedora. La membrana de cáscara de huevo, un subproducto natural de escaso valor comercial, contiene compuestos biológicamente activos, compuestos principalmente por aproximadamente un 90% de proteínas, un 2% de glucosa y un 2% de fases minerales.