Desarrollo de nanocompuestos poliuretánicos biobasados libres de isocianato con potenciales aplicaciones como recubrimientos

Abstract

Desde el punto de vista de la química verde y sostenible, existe en la actualidad un gran interés en la industria del poliuretano por lograr la transición desde los poliuretanos producidos de materias primas de origen petroquímico hacia los poliuretanos libre de isocianato obtenidos en base a reactivos derivados de recursos renovables y sin utilizar reactivos tóxicos en sus pasos de producción. Por esto, en las últimas décadas se ha abordado el estudio y desarrollo de vías más limpias para su producción excluyendo el uso de isocianatos dando lugar a los poliuretanos libres de isocianato (NIPU), donde la reacción de adición entre carbonatos cíclicos y diaminas (que conduce a la obtención de polihidroxiuretanos - NIPHU) es uno de los más promisorios debido a que también permite incorporar el uso de diferentes recursos renovables para su producción. Sin embargo, los NIPHU presentan en su estructura grupos hidroxilo en su cadena que afectan a la segregación de fase que en los poliuretanos convencionales es la responsable de las propiedades mecánicas de estos últimos. Por esto, se puede recurrir a la preparación de materiales poliuretánicos nanocompuestos para mejorar sus propiedades, donde un nanorefuerzo poco explorado en estos sistemas son los nanocristales de celulosa (NC). Para mejorar su incorporación a matrices de naturaleza hidrofóbica, se puede recurrir a la funcionalización de la superficie de estos, aunque produciendo la pérdida de los grupos -OH de la superficie que afectará la interacción con dicha matriz de NIPHU. Se propone así avanzar en la producción de materiales poliuretánicos nanocompuestos libres de isocianato con un alto contenido de componentes provenientes de fuentes renovables, basados en reactivos derivados de aceites naturales y empleando NC (nativos u organomodificados, O-NC) como nanorefuerzos. Para lograr esto se optimizará la producción de carbonatos cíclicos a partir de aceites vegetales epoxidados. Los carbonatos obtenidos se combinarán con diaminas para la preparación de NIPHUs, recurriendo también a la incorporación de contenidos variable de nanorefuerzo (NC u O-NC) para elaborar materiales nanocompuestos. Así, la incorporación de NC o NC organomodificados a matrices de NIPHU biobasados generará una serie de nuevos materiales poliuretánicos que cubrirán las necesidades actuales y que encontrarán un número creciente de aplicaciones diversas en función de su desempeño en término de sus propiedades.