ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar ISSN:

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1 ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar ISSN: Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar Cuba Guerra, Mercedes; Gómez, Andrés; Crespo, Deborah; Carvajal, Yanelys; García, J.Luis; Rodríguez, Arelys Estabilidad de las resinas furanoepoxídicas mediante espectrofotometría UV-VIS ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, vol. XXXIX, núm. 2, mayo-agosto, 2005, pp Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar Ciudad de La Habana, Cuba Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 Mercedes Guerra, Andrés Gómez, Deborah Crespo, Yanelys Carvajal, J.Luis García, Arelys Rodríguez Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) e.mail: RESUMEN Se estudia la estabilidad en el tiempo de dos matrices furanoepoxídicas basadas en mezclas de resinas y se discuten los espectros normales de cada una de ellas a los diferentes tiempos, así como de los componentes de las mismas. Se aplica la cuarta derivada de la banda de absorción a 320 nm de los componentes y de las mezclas y se estudian las transformaciones que ocurren en el tiempo, con la aparición y desaparición de picos con evidencias que ocurran reacciones químicas desde el inicio, cuando se mezclan todos los componentes. Se concluye que para la mezcla B las transformaciones son mucho más rápidas. Palabras clave: Resina epoxi, resina FL, Gy 250, espectroscopía electrónica de la cuarta derivada, resina furanoepoxídica ABSTRACT In present paper, the time stability of two furano-epoxidic matrixes, based on resin mixtures, was studied. Normal spectra of each one were discussed at different time intervals, as well as, their components. The fourth derivative was applied to the absorption band at 320 nm of both individual components and mixtures and the transformations occuring in time with peak appearing and disappearing with evidences of chemical reactions from the beginning, when all components were mixed. From this study, it was concluded that for mixture B, transformations are much more faster. Key words: Epoxy Resin epoxi, FL Resin, Gy-250, fourth derivative electronic spectroscopy, furano-epoxídic Resins. 8 ICIDCA No. 2, 2005

3 INTRODUCCIÓN En los últimos años, el ICIDCA ha desarrollado investigaciones en el campo de la Química de los Polímeros(1,2,3,4), con el objetivo de buscar nuevos productos poliméricos tomando como base el furfural o sus derivados, para obtener un material resistente, con mínimo de recursos, estable en el tiempo.y que cumpla con determinadas exigencias de adhesividad, propiedades mecánicas y propiamente de resistencia al desgaste que permita varias aplicaciones encaminadas a resolver los problemas de la industria y particularmente de la azucarera (5). La obtención de nuevos productos trae aparejado el desarrollo de nuevos estudios químico físicos con el objetivo de tener conocimiento de la estabilidad del producto y de esta forma tener una idea de la estabilidad en el tiempo del nuevo material y de sus posibles usos. En este trabajo se realiza un estudio cualitativo de estabilidad a los tiempos inicial, 0.5 meses, 1 mes y 3 meses de dos matrices furanoepoxídicas para conocer la estabilidad en el tiempo del material y sus posibles transformaciones químicas. Para ello, se utiliza el método de Espectrofotometría Electrónica Derivativa UV-VIS para conocer con detalle las variaciones de los componentes de las mezclas en el tiempo y su estabilidad en las bandas de absorción a 220 y 320 nm con un orden de la cuarta derivada para ganar en resolución, teniendo como referencia los múltiples componentes formadas en la reacción de polimerización de la Resina FAM-BLEND, FL y de las mezclas. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales Solvente etanol superfino "A". Resina furano-epoxídica FAM y FAM- BLEND. Resina FAM: Se obtiene a partir de furfural, acetona y DGEBA (Diglicil éter del Bisfenol A). Resina FAM-BLEND. Se obtiene a partir de Resina FAM y Gy-250 Ciba Resina FL. Resina a base de homopolicondensación del alcohol furfurílico Monómero epoxi Gy-250 Preparación de las mezclas Mezcla A: 60 FAM-BLEND, 40 de Resina FL Mezcla B: 60 FAM-BLEND, 40 de Resina FL, 20 de Gy -250 Método de análisis Los espectros se realizan en un Espectrofotómetro UV-VIS ULTROSPEC 2000 de la firma Pharmacia Biotech, los cuales se registran de 200 a 500 nm con velocidad de registro de 2500 nm/cm con cubeta de cuarzo de 1 cm de espesor y como solvente etanol. Las derivadas de los espectros se procesan por el SOFTWARE SWIFT II. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En este trabajo, se estudian dos nuevas matrices furanoepoxídicas para conocer la estabilidad del material con el tiempo y sus posibles transformaciones químicas. Para esto, se realiza un estudio cualitativo de estabilidad a los tiempos inicial, 0.5 meses, 1 mes y 3 meses. Los primeros pasos a seguir fueron registrar los espectros Resina FAM-BLEND, Resina FL y DGEBA, cuyos resultados se reflejan en la tabla 1. Tabla 1 Bandas de absorción de los componentes de las matrices furanoepoxídicas (nm) Bandas de Componentes absorción (nm) Resina FAM- 230, 320, BLEND 370 Resina FL 220 DGEBA 205, 228, 274, 285 Observaciones 320 nm más intensa 205 nm la más intensa Es de esperar que la Resina FAM-BLEND tenga las bandas de absorción en la posición 230, 320 y 370 nm. La banda de absorción a 230 nm se asigna a la DGEBA (Diglicil éter del bisfenol A) y una de las bandas de absorción del furfural. La banda de absorción a 320 nm se asigna a la presencia del monómero monofurfurilidenacetona (FA), a los productos de la ICIDCA No.2,

4 reacción de adición con diferentes grados de polimerización que ocurren en los dobles enlaces del monómero FA y DIFA, a una banda de absorción de la Resina Gy-250 y al furfural. El monómero de difurfurilidenacetona (DIFA) absorbe entre 370 y 380 nm, cuya banda no aparece bien perfilada. La Resina FL tiene una banda de absorción a 220 nm, la cual se puede asignar a la presencia de alcohol furfurílico sin reaccionar y sus productos de polimerización del tipo policondensación. La DGEBA, como compuesto de origen aromático, tiene las bandas de absorción que se reportan en la tabla 1. Al conocer los espectros de los componentes se analizaron las mezclas A y B a varios tiempos. Los resultados se reflejan en la tabla 2. Podemos apreciar que no hay diferencia en la posición de las bandas de absorción, en las mezclas A y B, pero en cuanto a la intensidad de las bandas de absorción, para la mezcla A la banda más intensa es la de 220 nm, a diferencia de la mezcla B cuya banda más intensa es la de 320 nm y este comportamiento se generaliza para cada uno de los tiempos. La banda de absorción a 370 nm no está bien perfilada. El análisis que se realiza con los espectros de las mezclas nos lleva a concluir que no podemos conocer con exactitud el comportamiento de las muestras en el tiempo y de esta forma no se puede tener una idea de la vida útil de las mismas. Por esta razón, buscamos un método para conocer en detalle las variaciones de los componentes de las mezclas en el tiempo y su estabilidad, por lo que se aplica la Espectroscopía Electrónica Derivativa (5,6,7), a las bandas de absorción a 220 y 320 nm con un orden de la cuarta derivada para ganar en resolución, teniendo como referencia los múltiples componentes formados en la reacción de polimerización de la Resina FAM-BLEND, FL y de las mezclas. Se realiza el análisis para la banda de 220 y 320 nm y se selecciona la última porque los componentes a 220 no sufren grandes variaciones. Se comienza el análisis de los componentes de la mezcla, así como las muestras A y B y se refleja en la tabla 3. Tabla 2. Bandas de absorción (nm) de las Mezclas A y B a diferentes tiempos Mezclas Inicial 0.5 meses 1 mes 3 meses A 205,220, 320, ,220,320, ,220320, ,220, 320,370 B 205,220, 320, ,220, 320, ,220, 320, ,220, 320,370 Tabla 3. Característica de la banda de absorción a 320 nm con aplicación de la cuarta derivada Componentes Característica de la banda Observaciones Resina FAM-BLEND 277, 285, 300, 315, 324,326,338, 340, 348, 370, 380 Mezcla A inicial 277, 285, 298, 300, 306, 315, Nuevos picos298,306,338, 325, 340, 348, 380 Desaparece 338, 370 Mezcla A 0.5 mes 277, 285, 299, Desaparece 315, ,320,325,339,348 Aparece 320 Mezcla A 1 mes 277, 285, 301,308, Desaparece 299, ,325,340,348 Aparece 308,315, Mezcla A 3 meses 277,285,301,309,317,325, Desaparece 315, 339,348 Aparece 317 Mezcla B inicial 277,285,298,307,317,325, Aparece 298,307, ,348 Desaparece300,315,370,380 Mezcla B 0.5 mes 277,285,295,298,306,325 Aparece 295 Desaparece 317,339,348 Mezcla B 1 mes 277,285,298,306,324 Desaparece 295 Mezcla B 3 mes 277,285,301,309,325 Desaparece 298 Aparece 301, ICIDCA No. 2, 2005

5 Resina FAM-BLEND De la banda de absorción a 320 nm de la Resina FAM-BLEND se puede asignar los picos a 277 y 285 al compuesto DGEBA componente de la resina, el pico a 315 nm al monómero FA y 380 a la DIFA, el resto de los picos se pueden asignar a los productos de polimerización del tipo de reacción de polimerización con diferentes grados de polimerización de la resina base furfuralacetona y DGEBA. Tiempo inicial Al comparar los componentes de la Resina FAM-BLEND con la mezcla A y B inicial se observa la aparición de nuevos picos que nos indica la presencia de una reacción química, en el caso de la matriz A aparecen picos a 298, 306 y 338 y para la matriz B a 298,307 y 317. Desaparecen los picos 338, 370 para A y los picos 300,315, 370 y 380 en la B; esto nos indica que la adición de un exceso de Gy-250 a las matrices con iguales proporciones de resina FAM-BLEND y Resina FL acelera la desaparición de picos desde el tiempo inicial. Los picos a 277 y 285 se mantienen inalterables, tanto para la matriz A como la B al compararla con la Resina FAM-BLEND. Tiempo 0.5 meses En el caso de la muestra A desaparecen los picos a 315 y 380 nm relacionados con monómeros del tipo MFA (315 nm) y DIFA (380 nm) y aparece un nuevo pico a 320 nm y para la muestra B desaparecen los picos a 317, 339 y 348, estos dos últimos se mantienen en A, y aparece un pico a 295m. Se puede decir que la reacción de polimerización para B es mucho más rápida por la desaparición de picos que se mantienen en A. Aparecen en A y B picos diferentes, indicando formación de compuestos diferentes. Se mantienen inalterables las señales a 277 y 285nm. Tiempo 1 mes La muestra A mantiene un número considerable de picos con aparición de algunos nuevos como, 308 y 315 y desaparecen los picos a 299 y 320 nm. En el caso de la muestra B, el número de componentes de la banda es mucho más pequeño con posición de los picos diferentes a la muestra A. Se mantienen los picos a 277 y 285 nm. Tiempo 3 meses La muestra A mantiene las señales, excepto la de 315 nm y aparece una nueva señal a 317 nm. Para la muestra B desaparece la señal a 298 nm, pico que aparece desde el inicio de la reacción y desaparece al transcurrir los tres meses. Aparecen señales a 301 y 309 nm. Se mantienen las señales a 277 y 285 nm. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En los espectros base de las mezclas a diferentes tiempos no hay cambios en la posición de las bandas de absorción, sólo en las relaciones de intensidades. De los espectros obtenidos aplicando la cuarta derivada se observa desde el tiempo inicial que existe una reacción química que resultó ser más rápida para la muestra B. En los espectros derivados de la banda de absorción a 320 nm no se observa variación de los picos a 277 y 285 nm, indicando que no hay cambios químicos significativos en la mólecula de DGEBA, aunque se debe verificar este dato con el uso de otras técnicas químico físicas. De los resultados obtenidos podemos decir que las matrices furano-epoxídicas no son estables y que tienen un tiempo de vida limitado hasta los tres meses, por lo que para su uso comercial no son recomendadas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Gómez, A., Dopico, M. Composiciones de base poliméricas furano epoxídicas, desarrollo y aplicaciones. Memorias II Conferencia Internacional de Química. [CD-Rom] Santa Clara: Universidad Central Marta Abreu de las Villas. Facultad de Química y Farmacia, Diez, F., Gómez, A. El uso de los polímeros en el mantenimiento industrial. Revista Ingeniería y Gestión de Mantenimiento (34), Marzo - Abril Gómez, A., Dopico, M. Estudio de propiedades mecánicas en polímeros furánicos. Aplicaciones. Memorias de la 17 ICIDCA No. 2,

6 Conferencia de Química de la Universidad de Oriente [CD-Rom] Santiago de Cuba Facultad de Ciencias Naturales. Departamento de Química, Gómez A. Polímeros para el mantenimiento de piezas de gran tamaño en la industria azucarera. Programa general. Resúmenes. VI Congreso Internacional sobre Azúcar y Derivados de la Caña. La Habana: Palacio de las Convenciones, p Lalji Dixit; Suja Ram Quantitative analysis by Derivative Electronic Spectroscopy Applied spectroscopy review, 21(4) p , Laung, C.P.; Wong, K.C.C. Determination of homatropine hydrobromide en eye drops by second-order derivative spectroscopy. Journal of Pharmaceutical &Biomedical analysis 9 (2) p , Morelli,B. Determinación de Rutenio III y Paladio II en mezcla por Espectrofotometría Derivativa. Analyst 108: p , ICIDCA No. 2, 2005