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Síntesis y caracterización de elastomeros vía polimerización anionica utilizando iniciadores con grupos protegidos
Autor
Nemesio Martínez Castro
Resumen
En el presente trabajo se sintetizaron polímeros funcionalizados vía polimerización aniónica,
utilizando iniciadores con grupos protegidos. Primeramente, se sintetizaron homopolímeros de
butadieno y estireno utilizando los tres iniciadores, que se mencionan a continuación
3-t-Butildimetilsililoxi- 1 -propilitio (TBDMSPLi)
3-t-Butiloxi- 1 -propilitio (TBPLi)
Trinietilsililmetilitio (TMSiMLi)
La síntesis de los homopolímeros se llevó a cabo con la finalidad de evaluar la naturaleza
viviente de las reacciones llevadas a cabo con estos iniciadores, la eficiencia de los mismos y
la velocidad de polimerización. En las polimerizaciones de butadieno se evaluó la estabilidad
del grupo protegido a lo largo de la reacción y el porcentaje de microestructura vinílica 1,2
generada por este tipo de iniciadores. La caracterización de los polímeros se llevó a cabo
mediante resonancia magnética nuclear de protón (RvÍN 'H) y espectroscopía de infrarojo
(IR). Todos los iniciadores evaluados generaron polimerizaciones vivientes en las cuales no se
presentaron reacciones de terminación o de transferencia de cadena con el grupo funcional
protegido. De los tres iniciadores el que presentó velocidades de polimerización más lentas fue
el TMSiMLi debido a la mezcla de estados de agregación que presenta, los otros dos
iniciadores presentaron un comportamiento similar al n-butilitio. Así mismo, los grupos
protectores de los iniciadores fueron estables a las condiciones de polimerización y el tipo de
unidades 1,2 generada durante las polimerizaciones fue en general baja, alrededor de un 9%
aproximadamente. Una vez sintetizados los polímeros, éstos fueron sometidos a un proceso de
desprotección para regenerar el grupo hidroxilo en los polímeros. Todas las reacciones de
desprotección correspondieron a reacciones de hidrólisis ácida. Para llevar a cabo la
desprotección de los polímeros, éstos se trataron con ácido clorhídrico (HC1), ácido
metanosulfónico (MSA), una resma de intercambio iónico (Amberlyst 158),o Nalco 8103,9 en
solución en ciclohexano o en dioxano. De todos éstos, los que presentaron las tasas más
elevadas de desprotección fueron el HCI y el MSA ya que se obtuvieron porcentajes de
desprotección del 92 al 98 % respectivamente. El seguimiento de las desprotecciones se llevó
a cabo mediante cromatografia en capa fina (TLC) y la cuantificación por RMN 'H. Una vez
sintetizados los polímeros funcionalizados se llevó a cabo un breve análisis dinámico mecánico y un estudio térmico para los polímeros antes y después del proceso de
desprotección. En lo que respecta a la caracterización reológica los polímeros desprotegidos
(funcionalizados) presentaron valores del módulo elástico superiores a sus contrapartes sin
desproteger. Los resultados de la caracterización térmica no presentaron diferencias
significativas antes y después del proceso de desprotección. Por último, se evaluó el
desempeño de los polímeros funcionalizados en aplicaciones llanteras y en adhesivos. En
aplicaciones llanteras se utilizaron polímeros sintetizados con TMSiMLi, el desempeño de
estos polímeros fue comparable a los productos comerciales que presentan el mejor
desempeño en resistencia al rodado. En lo que respecta a la evaluación del desempeño en
adhesivos, los polímeros utilizados fueron sintetizados con TBDMSPLi como iniciador y
sometidos al proceso de desprotección con HCI. Los resultados de la evaluación en adhesivos
presentaron una mejoría en cuanto a pegajosidad, en comparación con los adhesivos
preparados con polímeros sin grupo funcional. Esta mejoría se explica principalmente por la
formación de puentes de hidrógeno.