Metodología de Síntesis

2.5.1 Síntesis y caracterización de los copolímeros

2.5.1.1. Síntesis del copolímero de poli (butil acrilato-co-vinil formamida)

Poli (BA-co-VFA)

Se sintetizaron 3 copolímeros de poli (BA-co-VFA), donde se variaron sus proporciones hidrofílica e hidrofóbica como se muestra en la Tabla 2.1.

Tabla 2.1.

Composición aproximada en porcentaje molar de copolímeros sintetizados

Composición aproximada de los copolímeros Hidrofóbica PBA (%) Hidrofílica PVFA (%) 50 50 70 30 90 10

El sistema de reacción empleado se muestra en la Figura 2.5.

Figura 2.3. Montaje experimental realizado para la copolimerización en emulsión.

El método de polimerización en emulsión usado en este trabajo se baso en el propuesto por Wang S. y col., (1996). Como se puede observar en la imagen, el sistema de

reacción consta de un matraz de vidrio de 3 bocas de 500 ml, en una de las bocas se coloca un refrigerante a reflujo para evitar que el monómero se evapore durante la reacción, perfectamente sellado. En el reactor se vierte la solución formada por los surfactantes LESS y Triton-X 305, el agua y el monómero de butil acrilato. Inmediatamente después, de igual manera se introduce al matraz la disolución formada por el segundo monómero (vinil formamida) y agua, mezcla que permaneció dentro del matraz con agitación constante bajo un flujo de argón, con el fin de desplazar el oxígeno presente en el sistema. Una vez que la mezcla se estabilizó, es decir que no se apreció una separación entre las fases acuosa y oleosa ni existió formación de precipitados, se obtuvo lo que se considera la formación de una solución homogénea. Fue entonces cuando se agregó a la mezcla de reacción el iniciador (K2S2O8) disuelto en agua. Inmediatamente después la reacción comienza y como

resultado se obtiene un látex. La temperatura a la que ocurrió la reacción fue 80ºC, dentro de un baño de aceite, con agitación constante (300 rpm), durante 5 horas (Wang S. y col., 1996)

La reacción de polimerización se describe en la siguiente Figura 2.4.

Figura 2.4. Esquema de reacción para el copolímero de poli (BA-co-VFA)

(Wang S., y col., 1996).

En la Tabla 2.2 se muestran las composiciones usadas en los sistemas reaccionantes para la obtención de los copolímeros con diferentes proporciones.

Tabla 2.2

Sistema reactivo para la síntesis del copolímero dePoli (BA-co-VFA) variando su proporción.

Soluciones Componentes 50-50 (g) 70-30 (g) 90-10 (g) Solución Oleica Butil Acrilato 19.20 24.17 28.24 Lauril etér sulfato de

sodio

0.49 0.62 0.72

Triton X-305

Solución del iniciador agua 124.60 83.93 83.39

KPS 0.05 0.06 0.07

Agua 10.00 10.00 10.00

Solución Acuosa Vinil-formamida 10.80 5.83 1.76

Agua 0.05 0.03 0.01

El látex obtenido fue caracterizado por FT-IR, HR-SEM. HR-TEM, TGA y DSC.

2.5.1.2 . Síntesis del copolímero de poli (estireno-co-N-vinil-pirrolidona) poli (St-co-NVP)

Al igual que el copolímero de poli (BA-co-VFA), la síntesis del segundo copolímero de poli (St-co-NVP) se realizó mediante la polimerización en emulsión, variando las proporciones en el contenido de los copolímeros como se muestra en Tabla 2.3.

Tabla 2.3

Composición del copolímero de poli (St-co-NVP) Composición aproximada de los copolímeros Hidrofóbica St (%) Hidrofílica NVP (%) 50 50 70 30 90 10

La reacción de polimerización siguió el mismo procedimiento descrito para el sistema de poli (BA-co-VFA), con excepción, de que en este caso se utilizó solamente un surfactante que fue lauril éter sulfato de sodio y como iniciador α–α’ azodiisobutiramidina dihidrocloruro, empleando las mismas condiciones de reacción, agitación constante durante

5 h y la temperatura de 80°C. En la Tabla 2.4 se muestran las composiciones usadas para cada proporción. (Wang S., y col., 1996)

Tabla 2.4. Sistema reactivo para la síntesis del copolímero de variando su proporción.

Soluciones Componentes 50-50 (g) 70-30 (g) 90-10 (g) Solución Oleica Estireno 5.35 3.7 1.17

Lauril etér sulfato de sodio

1.14 0.7 0.06

agua 30 30 30

Solución del iniciador

α–α’

azodiisobutiramidina dihidrocloruro

0.05 0.06 0.06

agua 24.89 24.89 24.89

Solución Acuosa N-Vinil-pirrolidona 9.65 16.1 19

agua 30 30 30

La reacción de polimerización correspondiente a este caso se describe en la siguiente Figura 2.5.

Figura 2.5. Esquema de reacción por emulsión para el copolímero de poli (St-co-NVP) (S. Wang, y col., 1996)

El látex obtenido fue caracterizado por FT-IR, HR-SEM. HR-TEM, TGA y DSC, las últimas dos técnicas mencionadas se emplearon únicamente para comparar las transiciones térmicas de los copolímeros aquí sintetizados contra los reportados en la literatura de estos mismos materiales de forma individual (de cada polímero) se muestran en el Apéndice B de este documento.

2.5.1.3. Purificación de los copolímeros

Los látexes obtenidos de la polimerización en emulsión fueron purificados para extraer el surfactante remanente empleado durante la reacción. Para realizar este proceso, los copolímeros fueron secados en una estufa a 50 °C durante 72 h. y al producto seco de cada copolímero le fue extraída una muestra con un peso alrededor de 2 g, para posteriormente practicarle una extracción Soxhlet, usando agua como disolvente. La extracción se realizó durante 24 h. Una vez cumplido este tiempo, los copolímeros húmedos fueron retirados y pesados, aplicándoles nuevamente un tratamiento de secado a 50 °C por un periodo de 24 horas.

2.5.1.4 Estudio de TGA

En el caso de los copolímeros, estos fueron analizados en forma de película, depositados en porta-muestras de aluminio se utilizó un flujo de N2 con un intervalo de calentamiento de

20 °C hasta 600 ºC.

2.5.1.5 Estudio de DSC

Con el fin de conocer las transiciones de fases que sufre el material, se realizó el análisis de los copolímeros por DSC, utilizando cápsulas de aluminio. El peso de la muestra de referencia utilizada era de 277.9 mg y los pesos de las muestras analizadas de los copolímeros fueron aproximadamente de 5 mg. El intervalo de análisis se tomó desde -5 °C hasta 250 ºC, bajo un flujo de N2.Las muestras fueron calentadas y enfriadas durante un

ciclo, posteriormente se inicio con el análisis de las muestras; esto se realizó para borrar el historial térmico del material y tener mayor precisión en las temperaturas donde se presentan cambios de fase en el material.