Obtención de una resina vinil acrílica nanoestructurada con sílica precipitada

Abstract

Las resinas vinil acrílicas cuentan con numerosas aplicaciones, principalmente como matriz para formulaciones de pinturas y recubrimientos, muchas veces con requerimientos de alto desempeño. Para satisfacer esta exigencia, los materiales compuestos polímero/sílica son de gran interés ya que dan la posibilidad de modificar radicalmente las propiedades mecánicas. En este trabajo se estudió la obtención de una resina vinil acrílica nanoestructurada con sílica precipitada. Una primera fase comprendió la síntesis de sílica precipitada de tamaño reducido mediante radiación ultrasónica (20% y 60% de amplitud durante 10 y 20 min) y modificación superficial in situ con un agente acoplador silano. La sílica fue sintetizada mediante la neutralización de silicato de sodio con ácido sulfúrico a 60ºC. Los silanos estudiados fueron el metacriloxipropiltrimetoxisilano (MPS) y el viniltrimetoxisilano (VTS). Las sílicas fueron caracterizadas mediante TEM, DLS, ATR-FTIR y BET. La mayor reducción de tamaño de partícula fue lograda con procesamiento ultrasónico durante 10 minutos a 60% de amplitud y modificación superficial con VTS. En segundo lugar, se llevó a cabo la polimerización en emulsión de acetato de vinilo/acrilato de butilo en presencia de las partículas de sílica. La polimerización se llevó a cabo en un proceso semicontinuo a 70ºC. Las emulsiones fueron caracterizadas mediante conversión, porcentaje de sólidos, TEM, TGA, DSC y pruebas de dureza. Los resultados sugieren que la encapsulación de partículas de sílica puede ser conseguida mediante modificación con MPS. Sin embargo, la resina obtenida con sílica modificada con VTS presenta características equiparables en cuanto a la dureza del material. / Abstract. Vinyl acrylic resins have many applications, mainly like matrix for paint and coating formulations, often with high performance requirements. To meet this requirement, the composites polymer/silica are very interesting because offer the possibility to radically modify the mechanical properties. In this paper we studied the obtaining of a vinyl acrylic resin nanoestructured with precipitated silica. The first phase involved the synthesis of precipitated silica with reduced size thru ultrasonic radiation (20% y 60% of amplitude during 10 and 20 minutes) and in situ superficial modification with a silane coupling agent. The sílica was synthesized by neutralization of sodium silicate with sulfuric acid at 60ºC. The silanes studied were methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS) and vinyltrimethoxysilane (VTS). The silicas were characterized using TEM, DLS, ATR-FTIR and BET. The greatest particle size reduction was achieved with ultrasonic processing for 10 minutes at 60% of amplitude and in situ superficial modification with VTS. Secondly, the emulsion polymerization of vinyl acetate/butyl acrylate was carried out in the presence of sílica particles. The polymerization was carried out in a semicontinuous at 70ºC. The emulsions were characterized by conversion, solids percentage, TEM, TGA, DSC and tests of hardness. The results suggest that the sílica particles encapsulation can be achieved by modification with MPS silane. However, the resin obtained with VTS modified sílica shows comparable characteristics in terms of material hardness.