Resinas epoxi y benzoxazinas fosforadas y sililadas retardantes a la llama

Resumen

Durante las últimas décadas muchos trabajos se han concentrado en el desarrollo de nuevos materiales retardantes a la llama con altas prestaciones, para aplicaciones en industrias electrónicas y aeroespaciales. Éstos deben exhibir además de la alta resistencia a la llama otras buenas propiedades, tales como: alta temperatura de transición vítrea, bajo stress interno, buena adhesión, baja constante dieléctrica y baja toxicidad. Las resinas epoxi bromadas, se encuentran entre los polímeros más usado en la fabricación de dispositivos electrónicos. Sin embargo, durante la combustión liberan productos tóxicos como bromuro de hidrógeno, dibenzodioxina y dibenzofurano. El concepto de desarrollo sostenible requiere la utilización de tecnologías de retardantes a la llama con un mínimo impacto en la salud y el medioambiente. Así, la incorporación de fósforo o silicio en la estructura polimérica se reconoce como uno de los caminos más eficientes para obtener un sistema retardante a la llama respetuoso con el medio ambiente. El objetivo general de este trabajo ha sido el desarrollo de nuevos sistemas poliméricos termoestables resistentes al fuego, sin detrimento en las propiedades del material y no agresivos medioambientalmente. Se pretende mejorar las buenas propiedades de algunos materiales estándar actualmente empleados, tales como resinas epoxi y resinas fenólicas, pero introduciendo la condición de no inflamabilidad mediante nuevos sistemas de ignifugación alternativos a los sistemas halogenados clásicos. Para ello se propone la síntesis y caracterización de nuevos tipos de sistemas en los que se ha incorporado fósforo y/o silicio a resinas epoxi y benzoxazinas y se han evaluado sus propiedades. Se sintetizó diglicidiléter de 2,5 (dihidroxifenil)difenilfosfina (Gly‐P) y se investigó su comportamiento térmico y su reactividad. Se examino la incorporación de diferentes cantidades de fósforo en la resina epoxi por curado del Gly‐P/DGEBA con DDM. También fueron preparadas resinas epoxi conteniendo distintas proporciones de fósforo y silicio en su estructura poniendo de manifiesto el Gly‐P, fenildiglicidiloximetilsilano (Gly-Si) y/o 1,4(glicidiloxidimetilsilil) benceno (BGDMSB) como monómeros epoxi y diaminodifenilmetano (DDM), óxido bis(m‐aminofenil)metilfosfina (BAMPO) y bis(4aminofenoxi) dimetil silano (APDS) como agentes de curado. Se evaluaron sus propiedades térmicas, dinamomecánicas y de retardancia a la llama. Utilizando el índice limitante de oxígeno (LOI) se confirmo que las resinas epoxi que contienen heteroátomos son eficientes retardantes a la llama, pero no se observó efecto sinérgico. Por otro lado, en este trabajo, se incorporó el fósforo en la estructura de la benzoxazina derivada del óxido de bis(m‐aminofenil)metilfosfina (Bz‐BAMPO) utilizando un método sintético en tres etapas a partir de la diamina BAMPO y del 2‐hidroxibenzaldehído como productos de partida. Se estudió su cinética de curado por análisis isoconversional y por espectroscopía de IR. También, se estudió la copolimerización de Bz‐BAMPO con la benzoxazina derivada del bisfenol A y el diglicidiléter de bisfenol A (DGEBA) con diferentes proporciones de fósforo. Se evaluaron sus propiedades térmicas y dinamomecánicas y se determinaron los valores del LOI que dieron buenas propiedades en la retardancia a la llama. Otra alternativa para incorporar fósforo o silicio en los sistemas de benzoxazina ha sido por copolimerización de la benzoxazina derivada del bisfenol A con el Gly‐P y el Gly‐Si. Así, se han preparado sistemas benzoxazinas‐epoxi con distinto contenido de fósforo o silicio. Se evaluaron sus propiedades térmicas, dinamomecánicas y se determinaron los valores del LOI poniendo de manifiesto el notable efecto del fósforo y la baja eficiencia del silicio.