Desarrollo de materiales poliméricos multifuncionales basados en cumarina

Abstract

La presente Tesis Doctoral se ha centrado en la síntesis y caracterización de poliuretanos biodegradables basados en cumarina y poli(ε-caprolactona) (PCL). Los poliuretanos (PUs) se reforzaron con nanopartículas de sílice (SiNPs) y con sílice modificada con un derivado de cumarina (mSi). Los materiales se caracterizaron para evaluar sus propiedades físico-químicas y determinar su utilidad como recubrimiento. El estudio de materiales poliméricos funcionales ha experimentado un gran interés en los últimos años, sobre todo debido a los altos niveles de residuos plásticos acumulados en el mar, por lo que el empleo de polímeros biodegradables como la PCL supone un interesante punto de partida de cara al desarrollo de recubrimientos. Además, los sistemas foto-sensibles como la cumarina y sus derivados se pueden incorporar a la red polimérica para desarrollar materiales cuya estructura se puede alterar en presencia de la luz. En la Memoria Doctoral se describe la síntesis y caracterización de poliuretanos biodegradables basados en PCL y cumarina. Para ello, se empleó PCL de diferente peso molecular (530 y 2000 g/mol), así como diferentes cantidades de cumarina (5, 15 y 25% molar), cuya incorporación al sistema permite un mayor grado de foto-entrecruzamiento en los PUs basados en PCL530. Sin embargo, estos materiales presentan peores propiedades mecánicas debido a su menor grado de cristalinidad que los basados en PCL2000. Los polímeros se reforzaron con diferentes cantidades (1, 3 y 5% en peso) de SiNPs, que interaccionan preferentemente con los segmentos duros del poliuretano y favorecen un aumento en la estabilidad térmica de los materiales. Cantidades elevadas de cumarina y SiNPs disminuyen la cristalinidad del sistema, provocando que pierda consistencia mecánica. Por ello, se reforzaron los PUs con mSi y se compararon sus propiedades con las de los PUs prístinos y los nanocompuestos sin modificar. La funcionalización de la sílice favorece un aumento en el grado de foto-entrecruzamiento, la estabilidad térmica y en la capacidad para presentar memoria de forma de los materiales. Los PUs basados en PCL530 poseen capacidad auto-reparable activada por la temperatura y la luz. Además, los materiales experimentan bio-desintegración completa tras 14 días enterrados en un reactor de compostaje.