PID UTN con Incentivos

Código UTN: MAUTIVM0004989TC

Fecha de Inicio: 01/01/2018 - Fecha de Finalización: 31/12/2019

Dirección: Dr. Roque MINARI

Resumen

En la actualidad existen materiales sintéticos capaces de reestablecer su integridad estructural en caso de una falla. Los avances en esta área podrían permitir que las grietas en los edificios se cerraran por sí mismas o que los rayones en la pintura de los autos recobraran su apariencia original por sí mismas, como ocurre en el caso de la cicatrización natural de las heridas y cortes en las especies vivas. Virtualmente, todos los materiales son susceptibles a la degradación natural o artificial y se deterioran con el tiempo. En el caso de los materiales estructurales, el proceso de degradación a largo plazo lleva a microfisuras que causan fallas. Cuando estas microfisuras ocurren dentro de la matriz polimérica, se vuelven imposibles de tratar o incluso detectar por medio de las técnicas tradicionales y los materiales auto-reparables podrían contribuir en gran mediad a la seguridad y durabilidad de estos componentes poliméricos sin los elevados costos de monitoreo activo o reparación externa.

Conceptualmente, los materiales poliméricos auto-reparables tienen la capacidad intrínseca para recuperarse después de sufrir daños. Esta recuperación puede ocurrir autónomamente o ser activada después de la aplicación de un estímulo específico como calor o radiación. 

Existe una gran cantidad de técnicas para obtener estos polímeros auto-reparables, una de ellas es la introducción de entrecruzamientos reversibles en los sistemas poliméricos. Sin embargo, es necesario un disparador externo como una activación térmica, con luz o química para lograr la reversibilidad y, por lo tanto, la capacidad de auto-recuperación. Esto los convierte en sistemas de recuperación no autónoma.

El aceite epoxidado de soja (AES) se está produciendo a nivel industrial y está disponible comercialmente en nuestro país. Es posible obtener redes poliméricas por entrecruzamiento de AES o mezclas de AES con resinas epóxicas sintéticas. Sin embargo, estas últimas, por lo general, son agentes derivados del petróleo, muchas veces peligrosos y, por lo tanto, resulta atractiva la utilización de sustitutos biogénicos más seguros, con el objetivo de desarrollar materiales completamente renovables y ambientalmente seguros. Se sabe que los epóxidos pueden reaccionar con ácidos carboxílicos para dar enlaces β-hidroxiéster y que existe una amplia variedad de ácidos policarboxílicos (APC) producidos a través de procesos biológicamente sustentables que pueden utilizarse como agentes entrecruzantes para el AES. Los enlaces β-hidroxiéster pueden participar en reacciones de transesterificación en un rango adecuado de temperatura y en presencia de catalizadores. La posibilidad de romper y formar enlaces covalentes en diferentes puntos de la red hace posible un alivio de tensiones y la auto-recuperación del material por estas reacciones activadas térmicamente.

El objetivo de este proyecto es obtener redes poliméricas homogéneas de AES-APC completamente biogénicas, capaces de auto-repararse cuando se activan térmicamente en ausencia de catalizadores específicos, a través de la reacción de una emulsión acuosa inicial de cada APC estudiado y AES, usando los protones derivados de la disociación de cada APC en agua como catalizador de la reacción ácido-epóxido. Se prevé el estudio de redes poliméricas sintetizadas a partir de la reacción entre el AES y al menos tres APC distintos, generadas a partir de un mínimo de dos relaciones equivalentes grupos epoxidados/equivalente grupos carboxílicos diferentes para cada uno de ellos. La estructura de las redes poliméricas obtenidas será caracterizada por RMN y FTIR. Además, se estudiarán sus propiedades térmicas, mecánicas y reológicas.