Curado de silicona sin metales preciosos
Los procesos sostenibles podrían sustituir a los metales preciosos en la reticulación de la silicona
Las siliconas están probadas en el ámbito privado y profesional. Sin embargo, en muchas aplicaciones se requieren metales preciosos costosos como catalizadores para transformar los productos intermedios líquidos en polímeros elásticos duraderos. Un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Grupo WACKER, con sede en Munich, ha desarrollado ahora un proceso de curado que funciona sin metales preciosos.
Matthias Nobis con una nueva formulación de silicona. Las unidades de silirano reemplazan los costosos catalizadores de metales preciosos que se usaban anteriormente para reticular las siliconas.
© Andreas Heddergott / TUM
Las siliconas son polímeros sintéticos que consisten en una espina dorsal inorgánica de silicio-oxígeno modificada con grupos laterales orgánicos Antes de su uso, la silicona debe ser convertida a un estado elástico de goma a través de un reticulado químico. Uno de los métodos más importantes que se utilizan en la industria es la reticulación por adición, ya que este proceso de reticulación no libera ningún subproducto volátil y da lugar a elastómeros de silicona especialmente de alta calidad.
Sin embargo, el proceso tiene una desventaja: los catalizadores necesarios para la reticulación contienen metales preciosos como el platino, lo que hace que el proceso de fabricación sea relativamente caro. Estos metales también permanecen en la silicona de forma permanente.
Los anillos sometidos a tensión sustituyen a los metales preciosos
Un equipo de investigación encabezado por el Profesor Bernhard Rieger, que ocupa la Cátedra WACKER de Química Macromolecular, y el Dr. Richard Weidner, responsable de la investigación del organosilicio en el Consorcio para la Industria Electroquímica, la instalación central de investigación del Grupo WACKER, ha encontrado ahora un enfoque prometedor para resolver esta cuestión.
Por primera vez, el equipo curó con éxito el caucho de silicona sin utilizar catalizadores de metales preciosos. En lugar de trabajar con los reticuladores estándar, los científicos utilizaron bloques de construcción de silicona con unidades de silirano.
Los siliranos son anillos de tres miembros con un alto grado de tensión en el anillo, lo que los hace reactivos. Los anillos están formados por un átomo de silicio y dos átomos de carbono, y pueden reaccionar directamente, al abrirse los anillos, con grupos funcionales adecuados - sin liberar ningún subproducto - o generar lo que se conoce como sililenos a través de la activación térmica o fotoquímica.
Estos compuestos altamente reactivos pueden, a su vez, reaccionar con cualquier grupo funcional o bloque de construcción sintético típicamente utilizado en la producción de caucho de silicona. Según el tipo de proceso de activación y la elección de los compuestos de partida, el método abre una variedad de vías para el curado de las siliconas con reticuladores que contienen silileno.
Alta pureza
Utilizando formulaciones de silicona seleccionadas, los investigadores del Instituto WACKER pudieron demostrar en el laboratorio que el método puede ser utilizado para reticular el caucho de silicona de esta manera. Las propiedades finales se determinan exclusivamente por la selección de los productos de partida y su proporción de mezcla.
Los elastómeros de silicona producidos de esta manera se caracterizan por su excepcional pureza. No contienen ni sustancias volátiles ni rastros de metales preciosos. "Esto es especialmente cierto para los elastómeros, que se reticulan mediante una reacción de apertura de anillo. Las siliconas de este tipo son especialmente adecuadas para aplicaciones médicas o como encapsulantes para la industria electrónica", dice Bernhard Rieger.
Proceso sostenible
Lo que hace de esto un papel pionero es que, por primera vez, muestra, en principio, una forma de hacer que tales compuestos de silicio altamente reactivos sean útiles para la aplicación industrial. Sin embargo, los investigadores tienen que superar algunos obstáculos más para demostrar la viabilidad práctica en el uso industrial.
"Pero ya podemos ver claramente las ventajas del método", señala Rieger. "Dado el crecimiento mundial de la demanda de metales preciosos, que sólo están disponibles en cantidades limitadas, conceptos alternativos como el uso de siliranos para reticular la silicona sin metales preciosos podrían desempeñar un papel importante en la protección de recursos importantes".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Fabian A. D. Herz, Matthias Nobis, Daniel Wendel, Philipp Pahl, Philipp J. Altmann, Jan Tillmann, Richard Weidner, Shigeyoshi Inoue and Bernhard Rieger; "Application of multifunctional silylenes and siliranes as universal crosslinkers for metal-free curing of silicones"; Green Chem.; 2020, 22, 4489-4497
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