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Artículos Regulares


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2018, 38(2): 150-162

ESTUDIO COMPUTACIONAL Y CARACTERIZACIÓN DE ESPUMAS DE POLIURETANOS ELABORADAS A BASE DE MELAZA DE CAÑA
(COMPUTATIONAL STUDY AND CHARACTERIZATION OF POLYURETHANE FOAMS DEVELOPED TO BASED CANE MOLASSES)

Javier Santaella, Jose Luis Ochoa, Jesús Nuñez, Jesús Siva, Johnny Ramos, José Nuñez, Blanca Rojas de Gascue

Online: 03-03-2018

GA-896

Abstract


En el presente trabajo se estudió el comportamiento de un material poliuretánico obtenido mediante la sustitución parcial de PEG-400 por melaza a diferentes composiciones. La caracterización se realizó a través de espectroscopia IR-TF, calorimetría diferencial de barrido, impedancia eléctrica y microscopía óptica. Se observó en los espectros IR de las distintas muestras la ausencia del pico a los 2268 cm-1 característico del grupo –NCO, lo que permitió deducir que la reacción procedió satisfactoriamente entre el diisocianato y los diferentes polioles, En los barridos de calentamiento DSC se apreciaron las endotermas correspondientes a la temperatura de transición vítrea, Tg, con valores de: 46, 74, 64, 55 y 74 ºC, para porcentajes de sustitución de 10, 20, 30 y 40 % m/m de melaza, respectivamente. Para esos mismos poliuretanos se manifestó la temperatura de fusión, Tm, con valores de: 128, 153, 164, 175 y 179 ºC. El desplazamiento experimentado por ambas transiciones ha sido asociado al aumento de segmentos rígidos en la matriz, como consecuencia de la incorporación de los carbohidratos a la cadena polimérica. Las medidas de impedancia se realizaron en el intervalo de 10 a 500.000 Hz, a temperatura ambiente, encontrándose variaciones importantes de impedancia según el porcentaje de melaza, la cual está relacionada con la brecha energética entre el orbital HOMO y LUMO, además de un desplazamiento en el punto de relajación dieléctrica. La microscopía óptica reveló cambios apreciables en la morfología y el tamaño de los poros con valores promedios aproximados de: 40, 53, 94 y 102 µm respectivamente, y un valor de 134 μm para el material de referencia. Estas variaciones en el tamaño de los poros se han atribuido al desprendimiento acelerado de CO2 debido de la disminución del contenido de PEG-400 en la matriz.

In this research was studied the behavior of a polyurethane material synthesized by the partial replacement of PEG-400 for molasses at different compositions. It was observed in the IR spectra of the different samples the absence of the peak at 2268 cm -1 characteristic of the group -NCO which allowed to deduce that the reaction proceeded satisfactorily between the diisocyanate and the different polyols, the characterization was performed using differential scanning calorimetry, electrical impedance and optical microscopy. In the DSC heating scans the endotherms corresponding to the glass transition temperature, Tg, with values of: 74, 64, 55 y 74 ºC, For substitution percentages of 10, 20, 30 y 40 % w/w respectively. For the same polyurethanes, the melting temperature, Tm, with values of: 153, 164, 175 y 179 ºC. The shift experienced by Tg and Tm has been associated with increased hard segments in the matrix as a result of the carbohydrates addition to the polymer chain. The impedance was measured in the range of 10 to 500,000 Hz at room temperature, finding significant variations in conductance depending on the composition of molasses, which is related with the energy gap between HOMO and LUMO, in addition to a significant shift in the point of dielectric relaxation. Optical microscopy revealed significant changes in morphology and size of the pores with average values approximate: 40, 53, 94 and 102.24 μm respectively, and a value of 134 μm for reference material. These variations in pore size have been attributed to the variation of reaction rate due to the decrease of the content of PEG-400 in the array.


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