Universidad de Alicante

Actualmente, el proceso de incorporación de derivados de grafeno en las resinas acrílicas no está suficientemente optimizado, ya que los métodos existentes son complejos y requieren el uso de disolventes orgánicos o agua, lo que da lugar a dispersiones pobres de derivados de grafeno en la matriz polimérica, y además, se requiere aplicar ultrasonidos, calor o realizar una evaporación forzada.

Para superar las limitaciones anteriormente descritas, se ha desarrollado un nuevo procedimiento para preparar resinas polimerizables con derivados de grafeno (nanoláminas o nanofibras de grafeno), empleando una técnica de polimerización in situ rápida que no requiere la utilización de disolventes orgánicos, ni agua, ni ultrasonidos, ni altas temperaturas, ni largos tiempos de reacción.

El procedimiento consta de las siguientes etapas:

1. Se mezclan los derivados de grafeno (nanoláminas o nanofibras) con el componente sólido de la resina polimerizable, y se homogeniza la mezcla por doble centrifugación orbital.

2. Se adiciona el componente líquido de la resina al homogenizado anterior.

3. Se polimeriza la mezcla a temperatura ambiente y presión atmosférica, o bien aplicando presión y temperatura suave.

Las resinas polimerizables son resinas bicomponentes o monocomponentes que tienen consistencia sólida o semisólida. Algunos ejemplos son las resinas acrílicas, epoxi, de poliéster insaturado, de vinil éster, de poliuretano, poliimida, cianoacrilato, polibenzimidazol, poliarilsulfona, polifenilquinoxalina y derivados de siloxano.

La adición de hasta un 1% en peso de nanofibras de grafeno permite obtener una dispersión adecuada en el seno de la matriz acrílica.

Imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de una resina acrílica con distintos porcentajes de nanofibras de grafeno polimerizada

La adición de una pequeña cantidad de nanoláminas de grafeno produce un considerable aumento en las propiedades mecánicas de la resina (incremento en el módulo elástico, en la tenacidad y en la resistencia mecánica).

Las resinas polimerizables preparadas siguiendo este procedimiento, presentan buena homogeneidad, ausencia de burbujas y un bajo contenido de monómero residual. Además, sus propiedades mecánicas mejoran respecto a la resina que no contiene derivados de grafeno.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA

El proceso de incorporación de derivados de grafeno a resinas acrílicas aún no está optimizado, y los métodos actuales son complejos y presentan algunas limitaciones.

En este sentido, la presente invención permite obtener resinas polimerizables con derivados de grafeno (nanoláminas y nanofibras) empleando una técnica de polimerización in situ que:

• No requiere la utilización de disolventes orgánicos.

• No requiere la utilización de agua.

• No requiere la utilización de ultrasonidos.

• Se puede realizar en condiciones suaves de reacción (a temperatura ambiente y presión atmosférica), o a mayor presión y temperatura (hasta 65ºC).

• El procedimiento es muy rápido (inferior a 1 hora).

• Se consigue una eficiente dispersión de los derivados de grafeno (nanoláminas o nanofibras) en la matriz polimérica.

ASPECTOS INNOVADORES DE LA TECNOLOGÍA

Se ha desarrollado un nuevo procedimiento de polimerización in situ muy sencillo y rápido que permite obtener, en condiciones suaves de reacción y sin utilizar disolventes, buenas dispersiones de derivados de grafeno en matrices poliméricas.

La tecnología se ha desarrollado a escala de laboratorio. Los experimentos y ensayos realizados confirman la fiabilidad, robustez y reproducibilidad del procedimiento descrito.

La presente invención se enmarca en el campo de la Ciencia y la Química de los materiales.

Las resinas acrílicas tienen aplicación en:

1) Odontología: en la fabricación de una gran variedad de prótesis dentales (bases de dentaduras, prótesis provisionales, prótesis soportadas sobre implantes, etc.), porque son insolubles en los fluidos orales, son fácilmente manipulables, tienen baja resistencia al desgaste y un coste bajo. Además, inhiben su contracción, minimizan la formación de grietas, y no presentan alteraciones de color, ni de olor.

2) Medicina: en cementos óseos para Traumatología.

3) Adhesivos termoestables y sellantes en el campo de la:

• Automoción

• Construcción

• Ingeniería civil

• Ingeniería espacial

• Aeronáutica

• Electrónica

• Óptica

• Otros

Se buscan empresas interesadas en adquirir esta invención para su explotación comercial mediante:

• Acuerdos de licencia de la patente.

• Búsqueda de oportunidades de financiación para desarrollar nuevas aplicaciones, adaptarlo a las necesidades específicas de la empresa, etc.

• Acuerdos en materia de transferencia de tecnología y de conocimiento.

• Realizar informes técnicos y asesoría científica para empresas.

• Ofrecer formación específica a medida de las necesidades de la empresa.

• Servicios de normalización, calibración, elaboración de normas técnicas nacionales e internacionales, etc.

• Ofrecer apoyo tecnológico en aquellas técnicas que requieren una alta capacitación o instrumental sofisticado que no esté al alcance de la empresa solicitante.

• Intercambio de personal por períodos de tiempo definidos (para el aprendizaje de una técnica, etc.).

• Alquiler del equipamiento interno a los clientes que deseen llevar a cabo sus propios ensayos (infraestructura propia del Departamento de Química Inorgánica, o de los Servicios Técnicos de Investigación (SSTTI) de la Universidad de Alicante).

La presente invención se encuentra protegida mediante patente:

• Título de la patente: “Procedimiento para la preparación de resinas polimerizables con derivados de grafeno”

• Número de solicitud: P201530933

• Fecha de solicitud: 29 de junio de 2015