Materiales nanoestructurados termoestables multifuncionales: resinas renovables y nanopartículas de carbono y polisiloxano

Abstract

Se investigará algunos aspectos novedosos asociados con la síntesis de resinas renovables basadas en la química de las benzoxazinas (Bzs) y resinas epoxi (REs) para obtener materiales termoestables de altas prestaciones, principalmente en la resistencia térmica y al fuego. En este contexto, se proponen estrategias innovadoras de síntesis a fin de alcanzar dichas características, haciendo especial énfasis en: i) la síntesis de monómeros y prepolímeros a partir de furfural y derivados de ligninas con la incorporación en la estructura química de grupos funcionales que tengan la capacidad de actuar como agentes ignífugos y a la vez aumenten la resistencia térmica; y ii) la síntesis y funcionalización de nanopartículas, especialmente de carbono (C) (materia prima de alta disponibilidad y bajo costo) y su incorporación a las matrices de las bio-resinas. Se optimizarán los procesos de síntesis y técnicas de caracterización (molecular, térmico-mecánicas, morfológicas, térmica y de inflamabilidad). También, se analizará las interrelaciones entre los procesos de síntesis y las propiedades de los materiales. Específicamente se estudiará de forma integral los diferentes aspectos, abarcando: I) síntesis y caracterización de monómeros de benzoxazinas y resinas epoxi renovables; II) síntesis y caracterización de nanopartículas de carbono; III) estudio de la reacción de entrecruzamiento de los compuestos sintetizados en I); IV) preparación y curado de los nanocompuestos; V) caracterización fisicoquímica de los materiales obtenidos en III y IV. Varios de los temas aquí propuestos se desarrollarán en colaboración con otros laboratorios de la academia y de la industria

Some novel aspects associated with the synthesis of renewable resins based on the chemistry of benzoxazines (Bzs) and epoxy resins (REs) will be investigated to obtain high-performance thermostable materials, mainly in thermal and flame retardant. In this sense, innovative synthesis strategies are proposed in order to achieve indicated characteristics, with a special emphasis on: i) the synthesis of monomers and prepolymers from furfural and lignin derivatives, incorporating functional groups into its chemical structure with high thermal resistance and that have the ability to act as flame retardant; and ii) the synthesis and functionalization of nanoparticles, especially carbon (C) (highly available and low-cost raw material); and their incorporation into bioresin matrices. In this Project synthesis processes and characterization techniques (molecular, thermal-mechanical, morphological, thermal and flammability) will be optimized. Also, interrelationships will be analyzed between the synthesis process and the material properties. Specifically, the different processes will be comprehensively investigated as follows: I) synthesis and characterization of benzoxazine monomers and renewable epoxy resins; II) synthesis and characterization of carbon nanoparticles; III) study of the cross-linking reaction of the compounds synthesized in I); IV) preparation and curing of the nanocomposites; V) physicochemical characterization of the materials obtained in III and IV. Some of the topics proposed will be developed in collaboration with other laboratories