Procesos para la síntesis de poliuretanos en base acuosa : modelado, validación y simulación
Los poliuretanos constituyen una proporción importante de los polímeros usados en ingeniería y pueden ser empleados como elastómeros, espumas, adhesivos o pinturas. La razón de su versatilidad es que pueden sintetizarse a partir de reactivos muy variados, a condición de que contengan grupos isoci...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2638 |
| Aporte de: |
| Sumario: | Los poliuretanos constituyen una proporción importante de los polímeros usados
en ingeniería y pueden ser empleados como elastómeros, espumas, adhesivos o pinturas.
La razón de su versatilidad es que pueden sintetizarse a partir de reactivos muy
variados, a condición de que contengan grupos isocianato y alcohol. Una de las
características más ventajosas de los poliuretanos cuando se utilizan como pinturas es su
buena resistencia a condiciones climáticas adversas y a solventes orgánicos. Por su uso
de solventes, las formulaciones tradicionales contribuyen a la emisión de compuestos
orgánicos volátiles (VOC) a la atmósfera. En un esfuerzo tendiente a disminuir esas
emisiones como parte de las políticas de cuidado del medio ambiente, se está estudiando
desde hace algunas décadas el proceso de síntesis de pinturas poliuretánicas en base
acuosa. Esto puede lograrse con una adecuada modificación de las formulaciones, que
permita minimizar el uso de solventes orgánicos sin perder las propiedades atractivas de
las resinas poliuretánicas. Como los isocianatos son muy reactivos, el sistema de
síntesis tiene siempre reacciones secundarias que pueden afectar la calidad del producto.
Las propiedades finales de los materiales sintetizados dependen de gran cantidad de
variables, lo que hace deseable contar con un modelo matemático que permita
relacionarlas, y avanzar en la optimización de las formulaciones.
En este trabajo de tesis se presenta un modelo matemático de la síntesis de
poliuretano en base acuosa, con el objetivo de predecir la evolución de pesos
moleculares promedio, conversión y otras propiedades durante el proceso. El modelo
usa el enfoque cinético-recursivo, y tiene en cuenta las reacciones secundarias más
comunes. Varias de estas reacciones producen ramificaciones y, bajo condiciones
adecuadas, podrían resultar en la gelificación del producto. Además, el modelo calcula
las fracciones másicas de material soluble, pendiente y elásticamente activo durante la
etapa de postgel. La descripción cuantitativa de esta etapa es útil para seguir el
comportamiento del sistema una vez aplicada la pintura.
Además, en nuestro laboratorio se realizaron numerosas experiencias de síntesis
empleando el método de dispersión del prepolímero y los reactivos diisocianato de
isoforona, poli(propilen)glicol, ácido dimetilol propiónico y etilendiamina. Se tomaron
muestras a intervalos regulares a las que se les midieron los pesos moleculares
promedio mediante cromatografía por exclusión de tamaños y las conversiones
mediante espectroscopia infrarroja.
Se emplearon los datos de una parte de las formulaciones sintetizadas para hallar
constantes cinéticas para las temperaturas de 50 y 60ºC. Los restantes datos se usaron
para validar el modelo. Datos de la literatura se emplearon para el mismo propósito. Los
resultados muestran que el modelo desarrollado tiene gran potencial como herramienta
de simulación y optimización de formulaciones para la síntesis de poliuretanos. |
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