Dióxido de titanio funcionalizado con alcóxidos de silicio e imidazoles como “filler” para una matriz polimérica

Abstract

El dióxido de titanio está involucrado en la producción de pinturas, recubrimientos, adhesivos, papel, plásticos y caucho (por nombrar algunos) debido a esta gran cantidad de aplicaciones y la necesidad de ser amigables con el medio ambiente en aplicaciones de pintura acuosa y otras. Este proyecto tiene como objetivo funcionalizar el dióxido de titanio utilizando 1H-1-carboxilato de isopropil-imidazol y 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) para mejorar sus propiedades superficiales y su consiguiente dispersabilidad en medios acuosos. Las propiedades superficiales y térmicas se caracterizan por la técnica de potencial zeta, espectroscopía infrarroja por transformada de fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX) y calorimetría diferencial de barrido (DSC) lo que demuestra que este proceso de síntesis de nuevos materiales es amigable con el medio ambiente y seguro para su aplicación, proporcionando capacidades mejoradas en la partícula de dióxido de titanio, la confirmación de la presencia de las estructuras orgánicas acopladas al dióxido de titanio se obtiene utilizando la técnica de resonancia magnética nuclear (RMN) para carbono (13C) y silicio (21Si) de la muestra anterior, descubrimos que el potencial zeta de las partículas de TiO2 cambió de una funcionalización a otra exhibiendo una buena dispersión cuando a la partícula se le agrega el APTMS e 1H-1-carboxilato de isopropil-imidazol cuando se une al revestimiento de la partícula, las mediciones de DSC demuestran que el imidazol unido al revestimiento de organosilicio exhibe una excelente estabilidad térmica de hasta 300 ° C, el DRX demuestra que se atenúa ligeramente por la capa de polisiloxano creada por la hidrólisis del APTMS, en el caso de imidazol no existe cambio alguno, el FTIR demuestra evidencia de la presencia de aminas, también se confirma la presencia de grupos metilo, y un carbonilo acetílico afirmando la adecuada unión de APTMS y el imidazol en el dióxido de titanio. Al integrase a una matriz polimérica, que en este proyecto se utiliza el polipropileno isostático (iPP) y el poliácido láctico (PLA), se realizan los estudios de DSC y caracterización no isotérmica para demostrar la integración correcta de la partícula en la matriz polimérica, se pude apreciar que el comportamiento de la partícula modificada del TiO2 dentro de la matriz polimérica es común para un compuesto polimérico que contienen agentes externos que actúan como relleno y agentes nucleantes. Para medir su degradación del polímero modificado con el TiO2 y sus compositos se realizan estudios de FTIR y de Microscopio de fuerza atómica (AFM). Donde el FTIR demuestra que se logró apaciguar los radicales libres en el polímero con ayuda de la partícula de dióxido de titanio. El AFM y el histograma de alturas se utilizan para ver la rugosidad de la superficie de las películas del PLA modificada con dióxido de titanio, donde se muestra un aumento de rugosidad en la superficie de la película con respecto a la degradación de la película. Las propiedades químicas reportadas en la literatura hacen de cada uno de estos sistemas candidatos potenciales en la síntesis de nuevos materiales cuyo proceso se revela amigable con el medio ambiente y seguro para su aplicación. La presente investigación pretende dilucidar las características superficiales de un material híbrido cuyas propiedades mejoran aquellas observadas en el dióxido de titanio previo a la funcionalización ampliando el panorama de las posibles aplicaciones de este nuevo material basadas en las nuevas propiedades superficiales.