Síntesis y caracterización de sistemas poliméricos compuestos a base de poliuretanos empleando recursos naturales y nanopartículas

Abstract

En este trabajo de tesis se llevó a cabo la síntesis de polioles a partir de aceite de soja y su empleo en la fabricación de nuevas matrices poliuretánicas biobasadas, puras y compuestas, tanto con otro polímero como con nanopartículas naturales. Desde una perspectiva ecoamigable, se propuso maximizar el uso de biopolioles para la preparación de los materiales, reemplazando a los precursores tradicionales obtenidos de la industria petrolera. Como material biobasado se utilizó aceite de soja epoxidado, un derivado del aceite de soja producido en nuestro país, que se emplea como plastificante y estabilizante en la industria del plástico. La síntesis de biopolioles se llevó a cabo mediante la reacción de apertura de anillos oxirano presentes en el aceite de soja epoxidado con ácido láctico, otro precursor biobasado. Se estudió el efecto de las condiciones de reacción en algunas características importantes de los polioles, como la funcionalidad, la viscosidad y el contenido de oligómeros. En cuanto a las matrices poliméricas, en primera instancia, se sintetizaron espumas rígidas que podrían emplearse para las industrias de la construcción y automotriz. El método utilizado fue el de inyección única, y se emplearon exclusivamente biopolioles derivados del aceite de soja epoxidado. Se estudió el efecto de la variación de la funcionalidad de los biopolioles y de otros parámetros de reacción en las propiedades térmicas y mecánicas de las espumas. Por otro lado, se sintetizaron látex poliuretánicos, también conocidos como dispersiones acuosas de poli(uretano-urea), con vistas a su aplicación como recubrimientos protectores. Se emplearon como precursores un biopoliol y ɛ- policaprolactona, y posteriormente se incorporaron nanopartículas de celulosa cristalina por dos vías (in-situ y ex-situ). Con cada uno de los sistemas sintetizados se prepararon películas por el método casting, y se estudió el efecto de la proporción de biopoliol y de la incorporación del nanorrefuerzo. Por último, a fin de producir matrices novedosas a partir de un látex biobasado, se estudió la fabricación de fibras mediante electrohilado. Para ello se incorporó polióxido de etileno a la dispersión y se produjeron fibras compuestas, las cuales fueron sometidas a un proceso de eliminación del polióxido de etileno para la obtención de la matriz poliuretánica pura, estudiándose en detalle su rol en el proceso de electrohilado y las condiciones necesarias para su remoción exhaustiva.