Con el fin de mejorar el desempeño, las propiedades mecánicas, térmicas y resistencia al fuego, en el área de los materiales polímeros se buscar dispersar de manera homogénea uno de los materiales en una matriz polar, no polar, termofija ó termoplástica ó mezclas de polímeros.
En el procesamiento de mezclas de termofijos (TS), con diferentes tipos de modificantes, se presenta la Separación de Fases Inducida por Reacción (RIPS) y la determinación de las propiedades es importante para comprender el desempeño de las mezclas. En esta investigación se usará calorimetría de barrido diferencia (DSC), análisis termogravimétrico y pruebas mecánicas para la caracterización de los sistemas obtenidos con un oligómero epóxico (E) tipo diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA), una diamina primaria (A) como agente de entrecruzamiento y la mezcla con el modificante poliuretano (PU) prepolimero convencional y un poliuretano verde (PUG) prepolimero. El PUG se obtendrá a partir de un glicol (POG) subproducto de la glicólisis de poliuretanos flexibles y de esta forma se dará una alternativa para emplear uno de los residuos del reciclaje químico de poliuretanos con bajo impacto ambiental. Por otra parte, el PU prepolimero convencional será un referente de comparación para el PUG y se obtendrá de un glicol poliéster alifático lineal (PEG) y toluen disocianato (TDI).
Los sistemas serán analizados empleando un agente de curado que sea compatible con el sistema E/PU y E/PUG. Algunas alternativas preliminares son MCDEA (4,4 metilenbis (3 cloro 2,6 dietilanilina)) y TMAB (trimetilen glicol di-p-aminobenzoato). Por otra parte, se modificará la concentración de poliuretano (PU y PUG) y las morfologías se analizarán con el empleo de microscopia confocal y/o microscopía electrónica de barrido (SEM). La matriz epóxica entrecruzada epoxi/amina (EA) se caracteriza por tener módulos altos y resistir temperaturas elevadas. Sin embargo, estas propiedades en si beneficiosas se logran con un nivel de entrecruzamiento alto, llevando a que el polímero tenga un comportamiento frágil y quebradizo. En la literatura se reporta la inclusión de caucho para mejorar la resistencia de las matrices epóxicas y mezclas con termoplásticos: Polieterimida (PEI), Polietilenoxido (PEO), Polibutilentereftalato (PBT), polietersulfona (PES), etc.
El sistema propuesto en esta investigación consiste en evaluar metodologías para incorporar el modificante prepolimero PU y PUG en el oligómero epóxico y mantener dispersa la fase discontinua al momento realizar el entrecruzamiento con la diamina primaria. Adicionalmente se harán ensayos en diferentes concentraciones de modificante PU y PUG incorporados por la técnica RIPS, y se realizará evaluación de propiedades mecánicas, térmicas y morfología en función de la cantidad de poliuretano.
En la primera etapa del proceso RIPS, la temperatura de transición vítrea del sistema reactivo aumentará hasta alcanzar la temperatura de reacción, periodo en el cual la cinética de reacción es controlada termoquímicamente. A partir de este punto se presenta vitrificación del sistema y predomina una cinética de reacción controlada por un fenómeno difusivo de grupos epóxicos y amínicos, y el poliuretano entrará a competir por un fenómeno difusivo con grupos amínicos y epóxicos hacia la red del termofijo.
En la estrategia RIPS, las morfologías obtenidas son controladas por la evolución de la viscosidad del sistema y por las cinéticas de polimerización y de separación de fases. Generalmente esta estrategia es utilizada para mejorar las propiedades mecánicas de los polímeros termofijos y alternativamente en la fabricación de materiales porosos por metodologías similares. Los materiales termofijos tipo epoxi se caracterizan por ser frágiles en elevadas densidades de entrecruzamiento. |