Epoxies sintonizables basados en ligninas fraccionadas y bien caracterizadas

Área de la Ciencia:

• Química de los polímeros
• Ciencias de los materiales
• Valorización de la biomasa

Sus antecedentes:

• La lignina, un subproducto de la pulpa, es una fuente abundante pero poco utilizada de polímeros aromáticos.
• El desarrollo de aplicaciones de alto valor para la lignina es crucial para las industrias químicas sostenibles.
• Los termofijos existentes basados en lignina a menudo carecen de relaciones estructura-propiedad predecibles.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar las resinas epóxidas termofijas derivadas de fracciones específicas de lignina de baja masa molar.
• Investigar la influencia de las variaciones estructurales de la lignina en las propiedades termomecánicas de los termofijos epoxi resultantes.
• Establecer correlaciones directas entre la subestructura de lignina y el rendimiento final de la red epoxi.

Principales métodos:

• Extracción con disolvente para aislar las fracciones de lignina Kraft de alta funcionalidad.
• Caracterización estructural completa utilizando RMN P, RMN 2D-HSQC, SEC y DSC.
• Modificación química de la lignina para introducir fracciones reactivas de oxirano, cuantificadas por H NMR.
• Enlace cruzado de lignina modificada con una diamina poliéter para formar termoadhesivos epoxi.
• Evaluación de las propiedades termomecánicas mediante DSC, DMA, ensayos de tracción y SEM.

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito resinas epóxidas termoendurecibles a partir de fracciones refinadas de lignina Kraft.
• Se han demostrado variaciones significativas en las propiedades termomecánicas (por ejemplo, temperatura de transición vítrea, módulo) entre epoxies derivadas de diferentes estructuras de lignina.
• Se establecieron claras relaciones estructura-propiedad, que vinculan características moleculares específicas de la lignina con el rendimiento de la red epoxi.
• Se han introducido grupos de oxiranos en la columna vertebral de la lignina en condiciones suaves.

Conclusiones:

• El estudio demuestra una vía viable para obtener termofijos de alto rendimiento a partir de fracciones de lignina Kraft a medida.
• Se logra por primera vez una correlación directa entre las características estructurales de la lignina y las propiedades termoestables de los epoxies.
• Este enfoque ofrece una plataforma poderosa para diseñar y ajustar materiales epoxi a base de lignina utilizando materias primas de lignina reales, yendo más allá de los compuestos modelo.