Síntesis y caracterización de nuevos aditivos ignífugos para su incorporación en una resina bio-epoxi

Abstract

[ES] Actualmente, aproximadamente el 90% de las resinas epoxi que se consumen en todo el mundo se obtienen a partir del diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA). Esta resina ofrece un balance único de características entre las que se incluyen unas excelentes propiedades mecánicas, resistencia química y estabilidad de forma. Por el contrario, la creciente concienciación de los problemas ambientales, el calentamiento global y el agotamiento de los yacimientos de petróleo sugieren el uso de una resina bioepoxi obtenida de recursos sostenibles.

Las resinas bio-epoxi poseen propiedades comparables a las DGEBA comerciales en términos de propiedades mecánicas y térmicas. Sin embargo, presentan una alta inflamabilidad, lo que pone en peligro su aplicación potencial en muchos campos técnicos. Por ello, el interés se ha centrado en conseguir mejorar la elevada inflamabilidad de las resinas bioepoxi, y una de las estrategias principales ha sido mediante la incorporación de aditivos retardantes de llama (FR, del inglés flame retardant).

Este TFM se ha centrado en explorar nuevos aditivos basados en compuestos organometálicos (MOFs) y carburos laminares (MXeno) que puedan generar una sinergia con la matriz epoxi, sin afectar negativamente a otras propiedades estructurales.

De forma general se proponen las siguientes fases para el desarrollo del trabajo propuesto: - Síntesis y caracterización de un nuevo MOF empleando el ácido fítico o sus derivados como ligando orgánico y aluminio como nodo metálico (AR-36). - Síntesis de un MOF con estructura laminar empleando como precursores el ácido amino benzoico y nitrato de aluminio como nodo metálico (L-MOF-AB). - Síntesis de un carburo laminar (MXeno) mediante ruta de ataque ácido a partir de un precursor fase MAX (Ti3AlC2). - Síntesis de sistemas híbridos empleando el aditivo ignífugo comercial polifosfato de amonio (APP) en combinación con los MOFs sintetizados para su caracterización en ensayos de fuego (cono calorimétrico). - Caracterización competa de los materiales sintetizados: morfología (microscopía electrónica de barrido-SEM), estructura cristalina (difracción de rayos X, y espectroscopia de infrarrojos), así como su estabilidad térmica (termogravimetría-TGA). - Obtención y caracterización de compuestos híbridos basado en una matriz bio.epoxi. Se adicionarán diferentes contenidos de los aditivos ignífugos seleccionados en las etapas anteriores a una matriz bioepoxi de baja viscosidad y se obtendrán probetas para su caracterización. Se prestará especial cuidado al proceso de preparación con el fin de alcanzar una buena dispersión sin afectar a la degradación del aditivo. - Se llevará a cabo de nuevo una caracterización morfológica y térmica, así como de resistencia a fuego mediante ensayos de cono calorimétrico para evaluar el grado de mejora alcanzado. - Finalmente, se realizará un estudio económico del proceso de obtención de los compuestos desarrollados.

El plan de trabajo se llevará a cabo utilizando equipamiento e infraestructuras de la UPV y del Instituto Tecnológico del Plástico (AIMPLAS).

[EN] Approximately 90% of diglycidyl ether epoxy resins consumed worldwide today are obtained from bisphenol A (DGEBA). This resin offers a unique balance of characteristics including excellent mechanical properties, chemical resistance and form stability. However , the growing awar of environmental problems, global warming and the depletion of oil deposits eness is focusing interest on the use of Bionew bioepoxy resin s obtained from sustainable resources. epoxy resins have properties comparable to commercial DGEBAs in terms of mecha nical and thermal properties. However, they exhibit high flammability, which jeopardizes their potential application in many technical fields. For this reason, interest has focused on improving the high flammability of bioepoxy resins . O of flame retardant (FR) additives. This TFM has focused on ne of the main stra tegies has been through the incorporation synthesizing and characterizing compounds (MOFs) and laminar carbides (MXen e new additives based on organometallic ) that can generate a synergy with the ep matrix, without negatively affecting other structural properties.

[CA] Aproximadament el 90% de les resines epoxi que es consumeixen a tot el món en l’actualitat s'obtenen a partir del diglicidil èter de bisfenol A (DGEBA). Aquesta resina ofereix un balanç únic de característiques entre les quals s'inclouen unes excel·lents propietats mecàniques, resistència química i estabilitat de forma. No obstant això, la conscienciació creixent dels problemes ambientals, l'escalfament global i l'esgotament dels jaciments de petroli estan centrant l’interès en l’ús de noves resines bioepoxi obtingudes a partir de recursos sostenibles. Les resines bio-epoxi tenen propietats comparables a les DGEBA comercials en termes de propietats mecàniques i tèrmiques. Tot i això, presenten una alta inflamabilitat, la qual cosa posa en perill la seva aplicació potencial en molts camps tècnics. Per això, l'interès s'ha centrat a millorar l'elevada inflamabilitat de les resines bioepoxi. Una de les estratègies principals ha estat mitjançant la incorporació d'additius retardants de flama (FR, de l'anglès flame retardant). Aquest TFM s'ha centrat a sintetitzar i caracteritzar nous additius basats en compostos organometàl·lics (MOFs) i carburs laminars (MXeno) que puguin generar una sinergia amb la matriu epoxi, sense afectar negativament altres propietats estructurals.