Saltar a la navegació principal Saltar a la cerca Vés al contingut principal

Development of novel biobased thermoplastic polyurethanes containing 2,5-furandicarboxylic acid polyesters

Tesi d’estudis: Tesi doctoral

Resum

Aquesta tesi doctoral descriu la síntesi i caracterització d’una nova família de biopoliuretans termoplàstics basats en polièsters d’àcid 2,5-furandicarboxílic, amb l’objectiu de produir materials amb una baixa empremta de carboni. A més, s’han sintetitzat una sèrie d’anàlegs petroquímics a partir d’àcid isofàtlic, estructuralment equivalent al àcid 2,5-furandicarboxilic, per a comparar i avaluar les diferencies en reactivitat i propietats entre els poliuretans generats a partir d’ambdós diàcids. La síntesi dels polièsters s’ha dut a terme amb dos diols diferents, 1,3-propanodiol i 1,6-hexanodiol, i una varietat de diferents pesos moleculars, en el rang de 1000-2000 g/mol. Aquests polièsters s’han utilitzat juntament amb dos diisocianats diferents, diisocianat de difenil metilè i diisocianat d’hexametilè y 1,4-butanediol com a estenedor de cadena, com a monòmers per a generar un nombre de formulacions de poliuretà amb diferents continguts de segment dur, amb un valor de 10, 30 i 50% fracció molar. Aquest amplia varietat de materials formulats ha permès conèixer en profunditat l’efecte que els polièsters aromàtics tenen sobre la morfologia i les propietats mecàniques dels poliuretans. _x000D_ Per recopilar informació sobre l’efecte que els diferents diàcids tenen sobre la morfologia dels poliuretans i sobre com aquesta afecta les seves propietats mecàniques, s’han fet servir una gran varietat de tècniques de caracterització diferents. Es van seleccionar la calorimetria diferencial d’escombrada, la dispersió de raigs X d’angle petit i la dispersió de raigs X d’angle ample per determinar la mobilitat de cadena, la segregació de fases i la cristal·linitat dels materials. A més a més, s’han mesurat les propietats de duresa, resistència a la tracció i memòria de forma dels materials i els resultats d’aquestes anàlisis s’han correlacionat amb les variacions en la morfologia de les diferents formulacions de poliuretà desenvolupades en aquest treball. _x000D_ Els materials sintetitzats en aquest treball presenten unes propietats mecàniques excepcionals, permetent, entre d’altres, l’obtenció de polímers d’alta duresa amb baixos continguts en diisocianat i polímers amb memòria de forma amb una força d’actuació molt elevada, superant els resultats que actualment es consideren com l’avantguarda en aquest camp._x000D_ En general, les propietats dels poliuretans estudiats depenen essencialment de las interaccions supramoleculars presents als materials. Aquestes interaccions governen totes les característiques dels materials, des de la seva morfologia i mobilitat de cadena fins a les seves propietats mecàniques i de memòria de forma. _x000D_ Las interaccions supramoleculars presents als poliuretans sintetitzats en aquest treball es poden dividir en dos grups, les forces de cohesió de cadascun dels dominis, segment dur i segment tou, i les interaccions entre elles. Com a tendència general, fortes forces de cohesió donen com a resultat polímers amb una alta capacitat de segregació i cristal·lització, mentre que les fortes interaccions entre els dominis durs i tous inhibeixen el procés de segregació, limitant la cristal·linitat dels materials. El grau de segregació de fase dels materials és responsable de moltes de les seves propietats mecàniques i, per tant, els factors que redueixen aquesta segregació de fase produeixen materials amb pitjors propietats mecàniques. La baixa interacció entre els segments durs creat a partir de diisocianat d’hexametilè amb els dominis del segment tou amb un marcat caràcter aromàtic dona com a resultat materials amb una alta segregació de fases i, per tant, excel·lents propietats mecàniques, com la resistència a la tracció i força d’actuació. Així mateix, les altes forces de cohesió del segment tou que conté fragments de 2,5-furandicarboxilat indueixen la segregació dels polímers, el que dona com a resultat polímers amb excel·lents propietats mecàniques.
Data del Ajut27 d’oct. 2022
Idioma originalAnglès
SupervisorJoan Carles Bayon Rueda (Director/a)

Com citar-ho

'