Este material requiere de menos capas para cubrir un sustrato y se seca más rápido; se basa en una estrategia diseñada en la UPV/EHU por la investigadora Inês Mariz

Establecen el modo de obtener un látex más eficiente

Fuente: UPV/EHU06/10/2011

6 de octubre de 2011

La ingeniera química Inês Mariz ha presentado las pautas para obtener un látex de mayor calidad y eficiencia, en una tesis defendida en la UPV/EHU. Se trata de una estrategia que facilita la obtención de un material más concentrado sin dejar de ser manipulable. Así, es capaz de cubrir el sustrato en cuestión con menos capas de lo habitual, se seca más rápido, su formulación es más flexible y permite ahorrar en almacenamiento y en transporte. La tesis se titula High solids content low viscosity latexes with small particle size (Látex con alto contenido en sólidos y baja viscosidad con tamaños de partícula pequeños). Asimismo, se han publicado diversos artículos basados en la investigación, entre los que destaca el incluido en la revista Polymer.

La investigación de Mariz se basa en la síntesis del látex con alto contenido en sólidos. El material de látex es una emulsión acuosa; razón por la que, mediante esta síntesis, se intenta concentrar el mayor porcentaje de sólido posible dentro de dicha emulsión, para obtener así un material más eficiente y de mayor calidad. Sin embargo, dicha concentración debe limitarse, ya que, en caso contrario, el látex sería demasiado viscoso y difícil de manipular. La viscosidad se puede reducir aumentando el tamaño de las partículas utilizadas para la síntesis, pero estudios anteriores muestran que las grandes no son las más adecuadas para formar películas. En consecuencia, el objetivo de la tesis ha sido establecer una estrategia para producir látex de alto contenido en sólidos con baja viscosidad, pero con partículas de un tamaño menor a 350 nanómetros.

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Inês de Fátima Afonso Mariz, autora de la tesis. (Foto: Inês Mariz).

Unimodal y bimodal

Mariz ha realizado diversos ensayos para obtener la distribución de tamaños de partícula (PSD) deseada; es decir, aquella que maximiza el empaquetamiento (la organización compacta) entre partículas, respetando siempre el rango de tamaños determinado.

En primer lugar, se ha investigado sobre la citada síntesis con distribuciones de tamaño de partícula unimodales (todas las partículas son de igual tamaño).

Provocando la polimerización en un reactor semicontinuo, se han obtenido látex acrílicos que, con partículas menores de 350 nanómetros, tienen un 61% en peso (índice de concentración) de contenido en sólidos y una viscosidad razonable. Asimismo, se ha verificado que este tipo de látex se mantiene estable con una concentración de surfactante iónico (sustancia que facilita y estabiliza las emulsiones) menor al 1% en peso con respecto al compuesto.

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Foto obtenida mediante microscopio TEM de uno de los polímeros en base acuosa (látex) que la autora ha sintetizado. (Foto: Inês
Mariz).

A continuación, se ha abordado la síntesis de látex de alto contenido en sólidos con PSD bimodales; o sea, con partículas de dos tamaños diferentes. De esta manera, las partículas más pequeñas cubren los espacios que quedan entre las partículas más grandes, aumentando el contenido en sólidos y maximizando el empaquetamiento.

La síntesis del látex unimodal es más fácil, porque el crecimiento de las partículas se conoce a priori. Pero en cuanto a las partículas bimodales, Mariz ha tenido que diseñar una estrategia que facilita hacer lo propio con ellas. Es decir, gracias a dicha estrategia, se obtiene a priori la formulación de la reacción de polimerización (sembrada en reactor semicontinuo) requerida para obtener el resultado deseado: un látex bimodal que, con tamaños de partículas inferiores a 350 nanómetros, tiene un alto contenido en sólidos (hasta 70 wt%) y la viscosidad más baja posible.

Aplicación práctica

Finalmente, se han formulado pinturas en base de agua con látex con distintas PSD, y se ha comprobado que las partículas inferiores a 350 nanómetros ofrecen mejores resultados. Concretamente, los látex de alto contenido en sólidos y tamaños de partícula pequeños han dado lugar a pinturas con unas propiedades mejoradas, tales como más brillo y elasticidad y menor tiempo de secado. Asimismo, muestran un bajo contenido en componentes orgánicos volátiles, ya que una mayor concentración de sólidos en la emulsión acuosa del látex supone a su vez un menor contenido en disolventes.

Sobre la autora

Inês de Fátima Afonso Mariz (Portugal, 1980) es licenciada en Ingeniería Química (Instituto Politécnico de Bragança) y doctora en Química Aplicada y Materiales Poliméricos (UPV/EHU). Ha realizado su tesis bajo la dirección de José Ramón Leiza Recondo y José Carlos de la Cal del Río, profesores del Departamento de Química Aplicada de la Facultad de Ciencias Químicas de la UPV/EHU. La tesis ha sido llevada a cabo principalmente en el Instituto Universitario de Materiales Poliméricos (Polymat) de la UPV/EHU. Asimismo, la investigadora también ha trabajado durante tres meses en colaboración con la empresa International Paint, perteneciente a AkzoNobel. En la actualidad, Mariz trabaja como investigadora en el Centro de Química-Física Molecular (CQFM) del Instituto Superior Técnico de la Universidad de Lisboa.

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