Tratamiento superficial con silanos

1. INMERSION DE LA FIBRA VEGETAL DE RETAMO LISO

Resumen: Se realizó el estudio de acoplamiento de fibra de Retamo Liso con agentes tipo silano como VTMS (viniltrimetoxisilano) y APTES (3-aminopropiltrietoxisilano). En primer lugar, mediante análisis de FT-IR se determinó las mejores condiciones de mercerización al ir variando temperatura (32ºC, 35ºC y 41ºC), concentración de NaOH (4% y 8%) ytiempo de remojo de la fibra (3h, 4h y 5h). seguido del proceso de acoplamiento de la fibra natural con Silano y el uso de la extracción Soxhlet de las fibras acopladas. Para evaluar la efectividad de los procedimientos se realizaron análisis FT-IR, contenido de cenizas y SEM. Es concluyente que la mejores condiciones de mercerización fueron NaOH al 8%, 35ºC y 4h, y que la fibra acoplada conVTMS/DCP presentó mejor acoplamiento que APTES, con un porcentaje de silano injertado de 15% para VTMS/DCP frente a 6% para APTES
El mecanismo de interacción entre el Silano y la fibra vegetal implica cuatro etapas que comienza con la hidrolisis del Silano en presencia de agua y catalizador (ácido o base), luego sigue la etapa de evitar una auto-condensación de Silanoles mediante el control de pH(generalmente ácido) para obtener tamaños moleculares pequeños de los monómeros y una mejor difusión a través de las paredes celulares.
En la tercera ocurre la adsorción de los monómeros de silanos sobre las fibras naturales mediante puentes de hidrógeno o de Silanoles por medio de enlaces , y por último esta la etapa formación del enlace y liberación de agua. [3,17]
Para conseguir unadecuado recubrimiento del sustrato, la aplicación del agente de acoplamiento debe realizarse vía disolución acuosa o hidroalcohólica, debido a que en estas condiciones los grupos –X se hidrolizan formando los Silanoles. En la figura 1 se presenta la interacción de las fibras a un polímero mediante la utilización de Silanos. Los Silanoles formados en disolución se adhieren a la superficieinorgánica estableciendo puentes de hidrógeno con los grupos OH. Cuando el agua empleada en el tratamiento se evapora ocurre una reacción de condensación entre la superficie de la fibra y las moléculas de Silanol resultando en una capa de Polisiloxano.

Figura 1. Interacción fibras- polímero mediante la utilización de silanos [13].

Figura 2:
En cuanto al tratamiento con Silanos, consistebásicamente en sumergir la fibra natural en una solución diluida de Silano en una mezcla de alcohol-agua a un pH entre 4,5-5,5 y temperatura controlada [12]. Aunque en algunos estudios la reacción de hidrolisis se lleva a cabo en soluciones liquidas [6,11,12], otra alternativa es el uso de un ambiente húmedo y el uso de agentes entrecruzantes [13]. Se ha observado a través de investigaciones que solo serequiere de pequeñas fracciones de silano para aumentar la resistencia a la tracción, [14-16]

Figura 2: Interacción de silano con fibras naturales por proceso de hidrólisis.[26]

Los agentes de acoplamiento más empleados son los aminosilanos, especialmente 3-aminopropiltriethoxisilane (APTES), en la literatura se han reportado como agentes de acoplamiento entre fibras naturales ypolímeros termoplásticos y termoestables [12]. Agentes de Vinyltrimethoxysilane (VTMS) son agentes capaces de establecer enlaces covalentes con la matriz polimérica en presencia de iniciadores de peróxido. Metacrilato-silano evidencia altos niveles de reactividad con matrices de poliéster insaturadas [14]. 
Se han realizado estudios del efecto de los Silanos APTES y VTMS como agentes de acoplamientoen la fibra natural de retamo liso. Los Silanos fueron seleccionados por su naturaleza; uno es de tipo amino y el otro es vinílico (que potencialmente lo hace más fácil de entrecruzar) [6,12,13]. En cuanto a este aspecto, se empleó Peróxido de Dícumilo (DCP) buscando un mayor grado de entrecruzamiento. [12,13, 17].


Figura 3: Reacción Química de los Silanoles con la superficie polimérica...