Síntesis, caracterización y propiedades mecánicas de resinas de poliéster insaturado a partir del reciclaje químico del poli (Teraftalato de Etileno)

Abstract

El uso del poli(tereftalato de etileno), PET, como producto de consumo masivo se ha incrementado considerablemente en los últimos años y con ello la acumulación de sus desechos. Por ello, se ha puesto interés en estudiar el reciclaje químico de este material para la obtención de un monómero que se pueda emplear en la síntesis de poliésteres insaturados, material de importancia comercial. Para ello, se despolimerizó desechos de botellas mediante glicólisis con etilenglicol (EG) para obtener el tereftalato de bis(2-hidroxietileno), BHET. Se evaluó el efecto de la cantidad de catalizador (acetato de cinc) y el tiempo de reacción sobre el rendimiento. Se alcanzó un rendimiento máximo de 82% al emplear 0,7% (w/w) de catalizador y 3 horas de reacción. El BHET se caracterizó por espectroscopia 1H-RMN e IR. Con el BHET obtenido de la despolimerización se sintetizaron varios poliésteres insaturados utilizando otros glicoles, anhidrido maleico y anhidrido ftálico o ácido adípico en presencia de los catalizadores Ca(CH3COO)2 y Sb2O3. La reacción de polimerización se monitoreó mediante la medición del número ácido y se verificó por 1H-RMN y COSY. Los pesos moleculares de los poliésteres formados se determinaron mediante el análisis de grupos terminales (número ácido y número hidroxilo). Se sintetizaron poliésteres insaturados con BHET, etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), propilenglicol (PG), 1,4-butanodiol (Butdiol) y 2-etil-1,3-hexanodiol (EtHexdiol) de pesos moleculares entre 476 y 828 g/mol. Se logró asignar las señales de los espectros RMN con las estructuras respectivas para los poliésteres de DEG, EG y Butdiol. Se encontró que se produce la isomerización de cis a trans en el alqueno y la razón de isomerización trans/cis se favorece en el orden de DEG<Butdiol<EG<PG<EtHexdiol. I Se prepararon probetas a partir del entrecruzamiento de cada poliéster con estireno en presencia de peróxido de metiletilcetona y 2-etilhexanoato de cobalto para formar una matriz entrecruzada. Se observó que el proceso de curado es afectado por la presencia de oxígeno pues no logra completarse. Sin embargo, al trabajar bajo atmósfera de N2 esto no ocurre. Un mayor porcentaje de isómeros trans en el poliéster también mejora el proceso de curado. Finalmente, se analizó la densidad y la resistencia a la compresión de las resinas curadas. Se determinó que la densidad de las probetas se encuentra en el rango de 1,16 a 1,38 g/mL y sigue el orden de glicoles EtHexdiol<PG<DEG< EG. La resistencia a la compresión se incrementa conforme aumenta el peso molecular de los poliésteres. La resistencia más alta obtenida fue de 99,537 MPa para el poliéster compuesto por EG, anhidrido maleico y ftálico.