Recubrimientos térmicos sostenibles a partir de urushiol y lignina alcalina: comportamiento de curado térmico de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Polímeros
• Ciencias de los materiales
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• El urushiol, un polímero natural, ofrece autocurado y resistencia al agua.
• Las mezclas de lignina tienen como objetivo mejorar la hidrofobia y la resistencia mecánica del urushiol.
• Los mecanismos de curado térmico y la cinética de las mezclas de urushiol y lignina no se comprenden bien.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de curado térmico y las relaciones estructura-propiedad en las mezclas urushiol/lignina.
• Desarrollar recubrimientos de polímeros sostenibles y de alto rendimiento a partir de materiales de base biológica.
• Elucidar el papel de la lignina en la polimerización del radical oxidativo del urushiol.

Principales métodos:

• Mezcla de urushiol con lignina alcalina (0-75 por ciento en peso) y curado térmicamente a 140°C.
• La cinética de curado evaluada mediante calorimetría de barrido diferencial no isotérmica (DSC).
• Estructura química analizada, estabilidad térmica (TGA), morfología superficial (SEM, AFM) y dureza mecánica (Shore D).

Principales resultados:

• La lignina aceleraba el curado a temperaturas más bajas; el exceso de lignina (≥ 50% en peso) lo dificultaba.
• Primera evidencia de polimerización de radicales oxidativos entre el urushiol y la lignina, con la participación de los grupos hidroxilo de la lignina.
• Mejora de la estabilidad térmica (descomposición hasta ~517°C) y mejora de la dureza Shore D con hasta un 50% en peso de lignina.
• La agregación de lignina en cargas más altas afectó la rugosidad de la superficie y la heterogeneidad mecánica de la red.

Conclusiones:

• Las mezclas de urushiol y lignina muestran potencial como recubrimientos de base biológica curables térmicamente.
• El contenido óptimo de lignina (25-50 por ciento en peso) mejora el rendimiento y la sostenibilidad.
• La lignina participa activamente en la polimerización de radicales oxidativos del urushiol, mejorando las propiedades del material.