Ir directamente a la navegación principal Ir directamente a la búsqueda Ir directamente al contenido principal

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

Tesis doctoral

Resumen

Esta tesis doctoral describe la síntesis y caracterización de una nueva familia de biopoliuretanos termoplásticos basados en poliésteres del ácido 2,5-furandicarboxílico, con el objetivo de producir materiales con una menor huella de carbono. Además, se han sintetizado una serie de análogos petroquímicos a partir de ácido isoftálico, estructuralmente equivalente al ácido 2,5-furandicarboxylico, para comparar y evaluar las diferencias en reactividad y propiedades entre los poliuretanos generados a partir de los dos diacidos. Para la síntesis de los poliésteres se han empleado dos dioles, el 1,3-propanodiol y el 1,6 hexanodiol, y una variedad pesos moleculares en el rango de 1000-2000 g/mol. Estos poliésteres se han utilizado juntamente con dos diisocianatos, el diisocianato de difenil metileno y diisocianato de hexametileno y 1,4-butanodiol como extendedor de cadena como monómeros para generar un gran número de formulaciones de poliuretano con diferentes contenidos de segmento duro, del 10, 30 y 50% en fracción molar. Esta amplia variedad de materiales formulados ha permitido conocer en profundidad el efecto que los poliésteres aromáticos tienen sobre la morfología y propiedades mecánicas de los poliuretanos. Para recopilar información sobre el efecto de los diferentes diácidos aromáticos tienen en la morfología de los poliuretanos y sobre cómo ésta afecta sus propiedades mecánicas, se han usado diferentes técnicas de caracterización. Se seleccionaron la calorimetría diferencial de barrido (DSC), la dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) y la dispersión de rayos X de ángulo ancho (WAXS) para determinar la movilidad de cadena, la segregación de fases y la cristalinidad de los materiales. Además, se han medido las propiedades de dureza, resistencia a la tracción y memoria de forma de los materiales estudiados y los resultados de estos análisis se han correlacionado con las variaciones en la morfología entre las diferentes formulaciones de poliuretano desarrolladas en este trabajo. _x000D_ Los materiales sintetizados presentan unas propiedades mecánicas excepcionales, permitiendo, entre otras, la obtención de polímeros de alta dureza con bajos contenidos en diisocianato y polímeros con memoria de forma con una destacada fuerza de actuación, superando a los resultados que actualmente se consideran como la vanguardia en este campo. _x000D_ En general, las propiedades de los poliuretanos estudiados dependen esencialmente de las interacciones supramoleculares presentes en los materiales. Estas interacciones gobiernan todas las características de los materiales, desde su morfología y movilidad de cadena, hasta sus propiedades mecánicas y de memoria de forma. _x000D_ Las interacciones supramoleculares presentes en los poliuretanos sintetizados durante este trabajo se pueden dividir en dos grupos, las fuerzas de cohesión dentro de cada uno de los dominios, segmento duro y segmento blando, y las interacciones entre ellos. Como tendencia general, fuerzas fuertes de cohesión dan como resultado polímeros con una alta capacidad de segregación y cristalización, mientras que las interacciones fuertes entre los dominios duro y bando inhiben el proceso de segregación, limitando la cristalinidad de los materiales. El grado de segregación de fase de los materiales es responsable de muchas de sus propiedades mecánicas y, por tanto, los factores que reducen esta segregación de fases producen materiales con peores propiedades mecánicas. La baja interacción entre los segmentos duros creados a partir de diisocianato de hexametileno con los dominios del segmento blando con marcado carácter aromático da como resultados materiales con una alta segregación de fases y, por lo tanto, excelentes propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y fuerza de actuación. Asimismo, las elevadas fuerzas de cohesión del segmento blando que contiene fragmentos de 2,5-furandicarboxilato inducen la segregación de los polímeros, lo que da como resultado polímeros con excelentes propiedades mecánicas.
Fecha de lectura27 oct 2022
Idioma originalInglés
SupervisorJoan Carles Bayon Rueda (Director/a)

Citar esto

'