Empleo de copolímeros fumáricos como modificadores de asfaltos: desde la síntesis del monómero hasta su aplicación

Abstract

En el presente trabajo se aborda la optimización de la síntesis de fumarato de di-2-octilo (FDO), así como la síntesis radicalaria, caracterización y aplicación de copolímeros fumáricos como posibles modificadores de asfaltos Con el objetivo de evaluar el efecto de la estructura de los copolímeros obtenidos sobre su comportamiento térmico y las propiedades finales de los asfaltos, la síntesis se llevó a cabo variando el tipo de agente entrecruzante. Se detalla la optimización de la síntesis de fumarato de di-2-octilo (FDO) mediante esterificación catalizada por heteropoliácidos (HPAs) como alternativas menos corrosivas y tóxicas al ácido sulfúrico utilizado convencionalmente en la esterificación de Fischer. Se estudia la influencia de distintas variables de síntesis sobre el rendimiento, entre ellas la naturaleza del catalizador, la presencia de un agente deshidratante, el procedimiento del aislamiento. Se demuestra que, bajo las mismas condiciones de una esterificación de Fischer convencional, el ácido dodecafosfotúngstico y el ácido fosfomolíbdico no representan una alternativa debido a la obtención de otro producto mayoritario. Se presenta la comparación estructural del producto crudo obtenido con el FDO puro. Además, se sintetizaron copolímeros entre fumarato de di-2-octilo y estireno como comonómeros, variando la naturaleza del agente entrecruzante: se emplearon dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA), diacrilato de polipropilenglicol (PPGDA), divinilbenceno (DVB). En el caso del EGDMA también se varió la concentración del reactivo. La caracterización estructural de los copolímeros se realizó por Resonancia Magnética Nuclear, encontrando una similitud estructural entre ellos. El estudio de la estabilidad térmica de los copolímeros se realizó a partir del análisis termogravimétrico acoplado a espectroscopía infrarroja (TGA-FTIR), y se evaluó el efecto de la naturaleza y de la concentración del agente entrecruzante incorporado. Se encontró que todos los materiales presentan dos eventos principales de descomposición pero que, a mayor rigidez estructural del agente entrecruzante, mayor es la estabilidad térmica del copolímero. En cuanto al efecto de la concentración, el copolímero con mayor concentración de EGDMA se descompuso a mayores temperaturas. A su vez, se realizó la modificación de asfalto base con un copolímero lineal, el copolímero ramificado con EGDMA y un polímero comercial. Una vez obtenidos los asfaltos modificados con polímeros (AMPs), se evaluó su morfología mediante microscopía de fluorescencia y sus propiedades viscoelásticas y reológicas mediante ensayos estandarizados. Se concluye que el copolímero ramificado brinda mejores prestaciones al asfalto, aunque todavía son necesarias optimizaciones para alcanzar un polímero de origen nacional competitivo en el mercado.