Síntesi i polimerització de monòmers benzoaxazínics a partir de fenols d'origen renovable

Abstract

Es van sintetitzar sis monòmers benzoxazínics (Bz) derivats de tres fenols; l’àcid cumàric, l’àcid ferúlic i l’àcid florètic, procedents de fonts renovables; i dels seus ésters metílics derivats. L’àcid cumàric i l’àcid ferúlic disposen d’un grup carboxil conjugat per un doble enllaç amb l’anell aromàtic, mentre que l’àcid florètic no incorpora aquesta insaturació a l’estructura química. La síntesi de les benzoxazines es va realitzar seguint el procés tradicional, mitjançant la reacció del fenol amb una amina, en el nostre cas utilitzant un derivat que dona un major rendiment, la 1,3,5-trifenilhexahidre-1,3,5-triazina (TPHT) i paraformaldehid, polímer capaç d’alliberar el seu monòmer de partida i reactiu de la reacció: el formaldehid. El procés es va duu a terme en dissolució en toluè o en estat fos depenent del punt de fusió del fenol de partida, els rendiments van resultar superiors al 90% i tots els productes es van caracteritzar mitjançant FTIR-ATR, 1H RMN i 13C RMN, assignant per cada cas les senyals o bandes més característiques. Es va duu a terme un estudi del comportament tèrmic per cada un dels monòmers. En el DSC i el TGA es va observar que les benzoxazines dotades d’un doble enllaç conjugat amb el grup carboxil o carboxilat de metil, l’exoterma de polimerització es superposava amb la de descomposició, per aquesta raó es va realitzar un estudi del mecanisme de degradació d’aquest monòmers mitjançant una piròlisi dels compostos amb una posterior caracterització dels volàtils mitjançant GC-MS i RMN, finalment es va proposar un mecanisme plausible. En el cas de les benzoxazines amb insaturació, es van fer probes de polimerització en presència de BF3.Et2O, fet que va reduir la temperatura a la qual esdevenia la polimerització observada per DSC, separant així, el procés de polimerització del de degradació. Tots els monòmers es van curar tèrmicament utilitzant les temperatures més adients extretes a partir de l’estudi del comportament tèrmic per DSC. En el cas dels quatre monòmers insaturats el curat es va realitzar en presència d’un 3% de BF3.Et2O. Els polímers resultants es van caracteritzar per DSC i TGA. En resum, aquests materials demostren la viabilitat d’utilitzar fonts renovables com a matèries primes per a l’obtenció de resines polibenzoxazíniques. A més, el seu procés de síntesi en la major part respecta els principis de la química verda