Síntesis y caracterización de agentes compatilizantes obtenidos a partir de polietilenos y diferentes monómeros polares

Resumen

La funcionalización de poliolefinas con monómeros polares ha despertado un interés creciente en las últimas décadas (Porejko et al., 1967; Aglietto et al., 1990, 1993; García et al., 1997; Rojas et al., 2001; Bhattacharya y Misra, 2004). La funcionalización se puede definir como la adición de grupos polares a la poliolefina, con el fin de obtener un agente compatibilizante que pueda ayudar en la compatibilización de mezclas de poliolefinas con polímeros ingenieriles, que generalmente son polares (Minkova et al., 1996; Rojas et al., 2001), todo ello con el objetivo de producir nuevos materiales con propiedades tecnológicas mejoradas, a partir del mezclado de polímeros. La selección del monómero a ser injertado en la poliolefina, que generará el agente compatibilizante, debe hacerse considerando que el mismo sea insaturado, polar y estable a la temperatura de las reacciones de funcionalización, además de que sea soluble en el medio de reacción. Entre los diferentes compuestos que se han utilizado se reportan reactivos de bajo peso molecular derivados de ácidos orgánicos polares como los maleatos, fumaratos y anhídridos (Gaylord et al., 1989; Aglietto et al.,1993), así como moléculas más reactivas que puedan introducir grupos hidroxi dentro de la cadena como el ácido acrílico (Samay et al., 1995). Actualmente la funcionalización de las poliolefinas realizada directamente en la extrusora ha cobrado interés científico y comercial. Algunos investigadores han reportado el mezclado que se hace simultáneamente de la poliolefina, el monómero, el iniciador de radicales y el polímero polar (Simmons y Baker, 1989; Ganzeveld y Janssen, 1992; Raval et al., 1992; Xhantos, 1992). En este tipo de sistemas se reporta el uso de agentes reactivos tales como el dimetilamino etil metacrilato (DMAEMA) o el Trialilisocianurato (TAIC). Otro aspecto importante que ha sido reportado con respecto al agente funcionalizante es el efecto que tiene la concentración de alimentación del mismo en la ocurrencia de reacciones colaterales de entrecruzamiento y degradación (Aglietto et al., 1990, 1992, 1993; Ciardelli et al., 1991). Aglietto et al. reportan que una proporción 1:1 del agente funcionalizante respecto al polietileno (PE) impide que ocurran reacciones de entrecruzamiento durante la funcionalización. Otros autores (Gaylord et al., 1989; 1992) han utilizado proporciones del agente funcionalizante menores al 2% y reportan la presencia de geles provenientes de las reacciones de entrecruzamiento. La mayoría de los autores (Liu et al., 1990; Ganzeveld y Janssen, 1992; Martínez et al., 1994) utilizan proporciones del 10% en peso respecto a la poliolefina y, aún así, en la mayoría de los casos reportan la presencia de reacciones colaterales. Parece lógico postular que al aumentar la cantidad de agente funcionalizante disminuyan las reacciones colaterales, ya que éstas se producen a partir de los radicales del iniciador y de los centros activos que se crean en la poliolefina, según el mecanismo propuesto en la Figura 1. Al aumentar la probabilidad de encuentro de estos radicales con el agente funcionalizante deben reducirse las reacciones de entrecruzamiento que provienen del acoplamiento de los macroradicales o de un mayor número de abstracciones de hidrógenos de la poliolefina. Se propone entonces que en el medio de reacción compiten dos tipos de reacciones: la funcionalización y la formación de entrecruzamientos (Figura 1). En trabajos anteriores (Rojas et al., 1994; Rosales et al., 1996) se reportan experiencias de funcionalización de polietilenos con dietilmaleato (DEM) en presencia de peróxidos. Adicionalmente, los productos obtenidos se han caracterizado en cuanto a su grado de funcionalización (Rojas y Fatou, 1996; Rojas et al., 1997) y sus propiedades térmicas (Fatou y Rojas, 2000). Más recientemente se ha establecido que cuando se modifica el PE, ya sea lineal o ramificado, con este monómero la inserción ocurre en los carbonos secundarios (Márquez et al., 1999; Rojas et al., 2002). En todos estos trabajos se ha comprobado que el agente compatibilizante obtenido a partir del DEM es homogéneo, y que no propicia reacciones de degradación o de entrecruzamiento en el PE que se modifica. No obstante, su efectividad como agente compatibilizante en mezclas donde uno de los componentes es el PE (Rojas et al., 1995) ha resultado ser menor a la que se reporta en la literatura para otros agentes compatibilizantes obtenidos a partir de monómeros como el anhídrido maleíco o las amidas (Liu et al., 1990; Ciardelli et al., 1991; Aglietto et al., 1993; Tseng et al., 2001). En este trabajo se presentan experiencias de funcionalización con el fin de comparar el PE modificado con DEM con polietilenos funcionalizados con otros monómeros polares como el ácido acrílico, la acrilamida, los itaconatos y el anhídrido maléico, en busca de nuevos agentes compatibilizantes que sean efectivos en mezclas donde uno de los componentes sea el PE.