Diseño y síntesis de nuevos materiales poliméricos con la incorporación de biocompuestos, para su aplicación como recubrimientos

Abstract

Durante la tesis se investigaron aspectos novedosos asociados a la producción de materiales poliméricos híbridos en base acuosa y libres de solventes orgánicos, a partir de recursos derivados de fuentes renovables, y para diferentes aplicaciones. El objetivo principal consistió en la sustitución completa o parcial de los los monómeros derivados del petróleo, debido a las crecientes regulaciones y exigencias medioambientales que se están produciendo a nivel mundial. En este sentido, la incorporación de biopolímeros o monómeros bioderivados, se encuentra entre las principales estrategias empleadas actualmente para la síntesis de materiales poliméricos más amigables con el medioambiente, al reducir la huella de carbono y potenciar la biodegradabilidad. Más específicamente, en esta tesis se investigó la incorporación de una o dos proteínas disponibles a nivel industrial, caseína (proteína de la leche) y zeína (proteína del maíz), buscando obtener un polímero híbrido nanoestructurado con una alta sinergia entre las fases acrílica y proteica, para su potencial aplicación como recubrimiento (entérico o decorativo). Además, también se emplearon dos monómeros bioderivados, los cuales permitieron incrementar la sustitución de monómeros derivados del petróleo y de esa manera minimizar el impacto ambiental de los materiales finales. Por otro lado, se estudió la modificación química de la zeína para la obtención de una proteína capaz de polimerizar radicalariamente, potenciando su incorporación en sistemas híbridos.

Novel aspects associated with the production of waterborne hybrid polymeric materials (free of organic solvents), from renewable sources to different applications were investigated though this Thesis. The main goal of the Thesis involved the complete or partial substitution of organic solvents and petroleum-derived monomers, in agreement with the increasing international environmental regulations. In this sense, more eco-friendly hybrid materials were synthesized by incorporating biopolymers and/or bio-based monomers, which presented a reduced carbon footprint and enhanced biodegradability. More specifically, in this Thesis the incorporation of one or two proteins, casein (a milk protein) and zein (a corn protein), was investigated in order to obtain hybrid nanostructured polymers with a controlled synergy between the acrylic and protein phases for their potential application as an enteric or decorative coating. In addition, two bio-based monomers were also used to increase the substitution of petroleum-derived monomers, and, hence, minimize the environmental impact of the final materials. On the other hand, the chemical modification of zein was studied to obtain a polymerizable protein, which enhanced its application in hybrid systems