Nuevos procesos de curado click con tioles y su aplicación a la preparación de materiales basados en eugenol

Abstract

Actualment, el consum mundial de materials termoestables és molt elevat. Entre les resines de major demanda es troba la de diglicidiléter del bisfenol A. Aquesta resina epoxi s'obté a partir de compostos provinents del petroli. No obstant això, avui dia sorgeix la necessitat d'emprar tecnologies i metodologies més respectuoses amb el medi ambient. En aquest sentit, l'objectiu d'aquest treball ha estat la preparació de nous termoestables a partir de fonts renovables, com l'eugenol, el qual a més de tenir una estructura química molt versàtil, té un cost molt baix, per la seva gran riquesa natural i a la seva fàcil obtenció a partir del clau d'olor. S'han sintetitzat diferents derivats de l'eugenol i posteriorment s'han utilitzat com a monòmers de partida en la preparació de diferents termoestables. El curat d'aquests materials s'ha dut a terme mitjançant reaccions clic, les quals són respectuoses amb el medi ambient, es caracteritzen per ser selectives i no requereixen l’ús de dissolvents entre molts altres avantatges. El procesos de curat mitjançant reaccions tiol-click poden ser fotoquímics o tèrmics o una combinació d'ambdós. En aquest treball es van dur a terme curats emprant reaccions tiol-epoxi, tiol-eno i curats duals que involucren les dues reaccions. Utilitzant catalitzadors latents es va aconseguir una alta estabilitat al inici de les dues etapes de curat. A més dels derivats al·lílics, glicidílics i tiols, derivats del eugenol, es va emprar també un tiol derivat de l’esqualè, així com altres resines epoxi i tiols comercials. Els termoestables obtinguts mitjançant curats per reaccions tiol-click van resultar tenir una alta estabilitat tèrmica i transparència. Les propietats tèrmiques i mecàniques dels materials van dependre dels monòmers empleats, la composició i el procés curat. Els termoestables preparats a partir de l'eugenol i biseugenol van presentar millors propietats quan es van emprar reaccions tiol-epoxi.

Actualmente, el consumo mundial de materiales termoestables es muy elevado. Entre las resinas de mayor demanda se encuentra la de diglicidiléter del bisfenol A. Esta resina epoxi se obtiene a partir de compuestos provenientes del petróleo. Sin embargo, hoy en día surge la necesidad de emplear tecnologías y metodologías más respetuosas con el medio ambiente. En este sentido, el objetivo de este trabajo ha sido la preparación de nuevos termoestables a partir de fuentes renovables, como el eugenol, el cual además de tener una estructura química muy versátil, tiene un coste muy bajo, debido a su gran riqueza natural y a su fácil obtención a partir del clavo de olor. Se han sintetizado diferentes derivados del eugenol y posteriormente se han utilizado como monómeros de partida en la preparación de diferentes termoestables. El curado de estos materiales se ha llevado a cabo mediante reacciones click, las cuales son respetuosas con el medio ambiente, se caracterizan por ser selectivas y no requieren uso de disolventes entre muchas otras ventajas. El proceso de curado mediante reacciones tiol-click pueden ser fotoquímicas o térmicas o una combinación de ambas. En este trabajo se llevaron a cabo curados empleando reacciones tiol-epoxi, tiol-eno y curados duales que involucran ambas reacciones. Utilizando catalizadores latentes se consiguió una alta estabilidad al inicio de ambas etapas de curado. Además de los derivados alílicos, glicidílicos y tioles, derivados del eugenol, se empleó también un tiol derivado del escualeno, así como otras resinas epoxi y tioles comerciales. Los termoestables obtenidos mediante curados por reacciones tiol-click resultaron tener una alta estabilidad térmica y transparencia. Las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales dependieron de los monómeros empleados, la composición y el proceso curado. Los termoestables preparados a partir del eugenol y biseugenol presentaron mejores propiedades cuando se emplearon reacciones tiol-epoxi.

Nowadays, the world consumption of thermosetting materials is very high. Among the resins of greatest demand there is the diglycidyl ether of bisphenol A. This epoxy resin is obtained from fuel derivatives. Today, however, there is a need to implement greener technologies and methodologies with low environmental impact. In this sense, the objective of this work has been the preparation of new thermosets from renewable sources, such as eugenol, which in addition to present a very versatile chemical structure, has a very low cost, due to its great natural abundance and easy extraction from the clove. Different eugenol derivatives have been synthesized and subsequently used as starting monomers in the preparation of different thermosets. The curing of these materials has been carried out by click reactions, which are environmentally friendly, are characterized by being selective and do not require the use of solvents among many other advantages. The curing process by thiol-click reactions can be photochemical or thermal or a combination of both. In this work the curing was carried out using thiol-epoxy, thiol-ene reactions and dual curing involving both reactions. Using latent catalysts high stability was achieved at the beginning of both curing steps. In addition to the allyl, glycidyl and thiol derivatives derived from eugenol, a thiol derived from squalene, as well as other commercial epoxy and thiol resins were employed. The thermosets obtained by curing by thiol-click reactions proved to have a high thermal stability and transparency. The thermal and mechanical properties of the materials depended on the monomers employed, the composition and the cured process. Thermosets prepared from eugenol and biseugenol showed better properties when thiol-epoxy reactions were used in the curing process.