Modificación y síntesis de polímeros de Isopreno vía polimerización radicálica controlada

• Autores: David Contreras Lopez
• Directores de la Tesis: Enrique Saldívar Guerra (dir. tes.), Octavio Manero (dir. tes.)
• Lectura: En la Centro de Investigación en Química Aplicada ( México ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Gregorio Cadenas-Pliego (presid.), Luis Francisco Ramos de Valle (secret.), Catalina M. Pérez Berúmen (voc.), Martha Albores (voc.), Yibran Argenis Perera Mercado (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: ciqa.repositorioinstitucional.mx
• Resumen

  • Los polímeros funcionalizados son de gran interés en las áreas de tipo científico e industrial por la diversidad de usos en los que se pueden aplicar; tales como, materiales compatibilizantes en mezclas de polímeros inmiscibles, agentes acoplantes en compositos de una matriz polimérica reforzada con alguna fibra o en la incorporación de nanoarcillas. En particular, los materiales elastoméricos son muy preciados por su alta potencialidad en diversas aplicaciones (en particular, los derivados de monómeros de tipo dieno). El interés radica en poder emplearlos como compatibilizantes y/o agentes acoplantes, debido a que esto abriría una amplia gama de posibles usos; sin embargo, cuando se realiza una investigación en la literatura especializada acerca de la síntesis de elastómeros del tipo dieno, y en el caso específico de la polimerización por radicales libres, ésta es muy pobre y más aún en el campo de la polimerización radicálica controlada viviente (CRP).

    Es por ello que en este estudio doctoral, se llevó a cabo la síntesis de copolímeros en bloque de isopreno (IP) con metacrilato de glicidilo (GMA) por medio de la polimerización mediada por nitróxidos (NMRP) y por el proceso de transferencia de cadena de adición - fragmentación reversible (RAFT), dos de la técnicas más exitosas que tiene la CRP;

    adicionalmente, también se obtuvo la funcionalización de polímeros de isopreno (tanto en la conformación trans como en la conformación cis) con grupos nitróxido y sus correspondientes macroalcoxiaminas, las que fueron utilizadas para la obtención de injertos controlados en presencia de los monómeros de isopreno y GMA para llevar a cabo el crecimiento de la cadena del copolímero correspondiente.

    Las condiciones de operación para llevar a cabo dichas reacciones de copolimerización, (tanto de cadena lineal como de tipo injerto) fueron llevadas a cabo en un reactor de acero inoxidable a una presión no menor de 1170 kPa (170 psi), 125 °C y en solución (el disolvente fue tolueno grado reactivo).

    Preliminarmente, se efectuaron las copolimerizaciones de los sistemas isoprenometacrilato de glicidilo (IP/GMA) e isopreno-anhídrido maleico (IP/MAH) por radicales libres convencionales (FRP) a diferentes relaciones molares en la alimentación del par de monómeros, esto fue con el fin de determinar los índices de reactividad (ri) correspondientes para cada sistema de comonómeros.

    Para obtener dichos índices de reactividad se utilizaron diferentes métodos de cálculo (tanto lineales como no lineales), indicando que existe una fuerte tendencia en estos sistemas a formar copolímeros alternados; para conocer las composiciones de los monómeros en el copolímero, éstos se midieron por medio de resonancia magnética nuclear de protón (1H RMN), aunque existen claras diferencias entre ambos sistemas tales como los valores de ri y los aspectos espectroscópicos que determinan las características de cada sistema.

    Ambos sistemas poliméricos presentan un comportamiento térmico (observado por DSC y DMA), que se ajusta adecuadamente al modelo de Couchman con respecto a la determinación de la temperatura de transición vítrea (Tg) correspondiente.

    Dado que muchos de los datos cinéticos de la polimerización del isopreno vía radicales libres se desconocen, se tuvo la oportunidad de determinar la constante de propagación para este monómero tipo dieno por medio de la técnica de polimerización de láser pulsado/cromatografía de exclusión de tamaño (PLP-SEC). Adicionalmente, también se logró determinar la constante de propagación del copolímero de IP/GMA en diferentes concentraciones molares de isopreno en la alimentación.