Materiale compozite pe bază de resurse regenerabile
R.S. Komartin, B. Bălănucă, R. Stan
În ultimii ani, preocupările față de mediul înconjurător au crescut semnificativ, atât la nivel național, cât și mondial, cercetătorii din diferite domenii îndreptându-și eforturile către dezvoltarea de tehnologii și produse prietenoase cu mediul. În acest context, și cercetările din domeniul macromolecular sunt orientate tot mai mult spre valorificarea resurselor regenerabile, ca alternativă pentru materiile prime derivate din resurse petroliere. Dezvoltarea bio-polimerilor termoplastici a fost foarte mult studiată în ultimele decenii, ajungându-se la rezultate remarcabile. În acest moment, mediul industrial se confruntă cu o provocare serioasă legată, de exemplu, de substituirea totală sau parțială a rășinilor convenționale cu produse noi, prietenoase cu mediul, de origine naturală (derivate din resurse regenerabile).
Uleiurile vegetale reprezintă una dintre alternativele preferate pentru materiile prime fosile, prezentând avantajul structurii chimice versatile. Uleiurile vegetale epoxidate sunt printre cele mai interesante produse derivate din ulei, atât datorită reactivității ridicate (grupa epoxidică), cât și datorită potențialului de a reacționa cu diferite clase de compuși. Ca și în cazul rășinilor epoxidice convenționale, și pentru întărirea uleiurilor vegetale epoxidate pot fi utilizați diferiți agenți de reticulare și, de asemenea, pot fi ranforsate prin adăugarea de aditivi (compuși organici, anorganici, hibrizi), obținând astfel materiale compozite/hibride cu performanțe termice și mecanice superioare.
Pe de altă parte, lignina este al doilea material organic ca răspândire în natură, a cărui utilizare a fost mult timp îngreunată din cauza costurilor ridicate asociate izolării și purificării acestuia. În ultimii ani însă, lignina a început să fie comercializată pe scară largă, ceea ce indică interesul sectorului industrial pentru această resursă naturală (considerată deșeu). Lignina este considerată un material organic ideal, fiind ecologic, biodegradabil, obținându-se din deșeuri industriale și având proprietăți antioxidante, anti-microbiene și foto-stabilizatoare. Sunt raportate în mod constant diferite proceduri de modificare chimică a structurii ligninei și a derivaților de lignină, fiind dezvoltați noi produși, cu aplicații tot mai variate, de la domeniul tehnic până la cel biomedical sau cosmetic.
Considerând studiile de literatură raportate până în prezent și tendința către dezvoltarea de procese cu impact redus asupra mediului ce utilizează materii prime regenerabile, direcția de cercetare din cadrul acestui studiu o reprezintă fabricarea și testarea unor noi materiale compozite pe bază de ulei de in epoxidat și lignină, cu proprietăți intermediare satisfăcătoare în ceea ce privește rigiditatea și elasticitatea, armonizate prin utilizarea trigliceridei epoxidate, cu lanțuri hidrocarbonat lungi, flexibile și structurile aromatice rigide de lignină.
Procesul de reticulare în două etape – sub acțiunea radiației UV și a temperaturii – a condus la o serie de materiale compozite pe bază de ulei de in epoxidat, cu diferite concentrații de lignină. Eficiența condițiilor selectate pentru reacția grupelor epoxidice a fost investigată și validată prin spectroscopie în infraroșu cu transformată Fourier și determinări gravimetrice ale fracțiilor insolubile.
Prezența ligninei în matricea polimerică derivată de ulei vegetal contribuie la îmbunătățirea termo-stabilității compozitelor studiate, precum și a proprietăților termo-mecanice, evidențiind efectul de ranforsare adus de structurile aromatice ale ligninei. De asemenea, pentru toate sistemele studiate a fost investigată afinitatea pentru apă. Prezența ligninei în matricea hidrofobă de ulei de in epoxidat nu influențează afinitatea pentru apă, indiferent de procentul de lignină utilizat. Aceste rezultate subliniază potențialul de utilizare a acestor materiale compozite în diferite sectoare industriale, precum acoperirile împotriva coroziunii metalelor.
