Modificación química del Poli(propilencarbonato) con extensores de cadena

Abstract

El ritmo de consumo actual de petróleo está provocando que se agoten las reservas rápidamente, lo que remarca la importancia de reducir su dependencia por parte de la industria mediante el uso de fuentes de carbono renovables como materias primas, como el dióxido de carbono que permite el acceso a productos de alto valor con recursos de origen no tóxico, renovable y de bajo costo. Una futura aplicación a gran escala industrial del CO2 reside en la producción de termoplásticos biodegradables de Poli(propilencarbonato) (PPC). En el presente proyecto, realizado en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), se han preparado y caracterizado sistemas de PPC con extensores de cadena (CE) que serían adecuados en procesos de extrusión reactiva. El PPC es un polímero sintético producto de la copolimerización de CO2 y óxido de propileno, siendo especialmente atractivo para cumplir con estándares ambientales actuales. Tiene excelentes propiedades, como son biodegradabilidad, biocompatibilidad, resistencia, ligereza, alta transparencia y buen aislante eléctrico. Sin embargo, sus posibilidades como material se ven limitadas por su baja temperatura de transición vítrea (Tg) y a que es amorfo. Además, el proceso de extrusión empleando PPC se enfrenta a la pérdida de las propiedades termo-mecánicas. Una vía posible para mejorar sus propiedades y así fortalecer la fusión del material de origen, es la modificación química con extensores de cadena. Como extensores de cadena, se han estudiado poliepóxidos, polianhídridos y combinaciones entre ellos, siendo su concentración entre 1-5%. Todas las reacciones se han llevado a cabo en un reactor de laboratorio, sin solvente y en una atmósfera de nitrógeno. El análisis de la estructura química mediante Espectroscopía Infrarroja (IR) y Resonancia Magnética Nuclear (RMN) no mostró diferencias apreciables antes y después de la reacción. Los pesos moleculares se estudiaron mediante Cromatografía de Permeación en Gel (GPC), observándose un aumento del 20% con algunos de los poliepóxidos, y alcanzando entre un 70-100% con la combinación de polianhídridos. Las propiedades térmicas se determinaron por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), mostrando un efecto plastificante en el mezclado físico inicial y un ligero aumento en la Tg tras la reacción. Se ha comprobado que la presencia de agua en la fusión del polímero a 160ºC provoca la degradación del mismo, y la adición de un CE compensa parcialmente la disminución de peso molecular. Por último, se evaluó la degradabilidad hidrolítica, demostrándose que el PPC se degrada hidrolíticamente a 60ºC y que el PPC modificado no cambia apreciablemente la velocidad de degradación.