Project Description

Les resines de silicona [1] son compostos polimèrics relativament semblants als polidimetilsiloxans. Algunes de les diferències es poden trobar en la seva estructura, ja que els polidimetilsiloxans acostumen a formar estructures lineals donats els seus dos grups silanol (Si-OH), mentre que les resines de silicona, poden arribar a formar estructures en 3D. Les resines de silicona presenten diferents unitats estructurals [2] amb la seva pròpia nomenclatura, que aquesta va en funció dels grups reactius o silanol d’aquesta: Unitat Q (Si(OH)4), Unitat T (RSi(OH)3), Unitat D (R2Si(OH)2) i Unitat M (R3SiOH). La R poden ser un gran nombre de grups orgànics, com metils (-CH3), etils (-CH2CH3), metoxis (-OCH3), etc.

Concretament, aquest Doctorat Industrial en centra en l’estudi de les resines de silicona MQ [3] (formades per les dues unitats estructurals que indica el nom), que presenten un gran nombre d’aplicacions interessants de cares a la indústria, com per exemple, desemmotllants de PU, humectants, adhesius (PSA), antiespumants, desairejants i estabilitzants en formulacions de pintures, vernissos i poliuretà, entre altres.
En la literatura es poden observar dues vies de síntesi de les resines MQ, partint del metasilicat sòdic [4] (Na2SiO3) o del tetraetilortosilicat [5] (TEOS). La via més interessant des del punt de vista de l’empresa es partir del metasilicat sòdic, ja que és una matèria econòmicament accessible i fàcil de aconseguir.

Un dels primers objectius és la síntesi de la resina i optimització de les condicions síntesi per aconseguir reproductibilitat en el procés productiu, ja que aquest és un dels punts que implica més dificultats en l’actualitat. En la majoria d’informació bibliogràfica [6], ja siguin articles o patents, comenten les dificultats d’aconseguir reproductibilitat del procés donades les condicions de síntesi.
Un cop optimitzades aquestes condicions es procediria a realitzar l’escalat industrial d’aquesta resina.
Un altre dels objectius seria l’avaluació de les resines MQ obtingudes en formulacions de productes. Aplicació com a desemmotllants de PU, aplicació com a matèria base per a la reacció amb alcohols i polièters, humectants, antiespumants, desairejants i estabilitzants en formulacions de pintures, vernissos i poliuretà.
Dins d’aquests, hi hauria un interès especial en sintetitzar i caracteritzar surfactants [7] basats en la reacció de la resina MQ amb diferents alcohols/polièters per la seva aplicació en el poliuretà i formació d’espumes. L’optimització dels sistemes també és un punt interessant, així com un estudi de diferents catalitzadors com a possibles candidats per el sistema de poliuretà.
Un objectiu addicional consisteix en la funcionalització [8], [9] aquestes resines amb diferents grups orgànics per observar les variacions en les seves característiques i ampliar l’ampli ventall d’aplicacions i usos d’aquest tipus de resina, com per exemple, amb grups vinil (-CH2=CH2-) o fenil (-Ph).
El projecte de Doctorat Industrial es planteja també com a continuació del treball de final de màster titulat “Synthesis of MQ silicone resins”, presentat el Setembre del 2021 per l’estudiant Ferran Oliveras.

[1] Flagg, Daniel H. (2017). “Polyorganosiloxanes: Molecular nanoparticles, nanocomposites and interfaces. Doctoral Dissertations, 1080.
[2] Sun, F., Hu, Y. and Du, H.‐G. (2012). Synthesis and characterization of MQ silicone resins., J. Appl. Polym. Sci., 125: 3532-3536.
[3] Flagg, D., McCarthy, T. (2016). Rediscovering Silicones: MQ Copolymers, Macromolecules, 49, 22, 8581–8592.
[4] Bailey, D. L. (1964). United States Patent Office SILOXANE WETTING AGENTS.
[5] Huang, W., Huang, Y. and Yu, Y. (1998). Synthesis of MQ silicone resins through hydrolytic condensation of ethyl polysilicate and hexamethyldisiloxane. J. Appl. Polym. Sci., 70: 1753-1757.
[6] Tatarinova, E., Vasilenko, N. and Muzafarov, A. (2017). Synthesis and Properties of MQ Copolymers: Current State of Knowledge. Molecules, 22(10), 1768.
[7] Hill, R. (1999). Silicone surfactants (1st ed.). Michigan: CRC Press.
[8] Robeyns, C., Picard, L., Ganachaud, F. (2018), Synthesis, characterization and modification of silicone resins: An “Augmented Review”, Progress in Organic Coatings, 125, 287-315.
[9] Xu, X., Wu, C., Zhang, B. and Dong, H. (2013). Preparation, structure characterization, and thermal performance of phenyl‐modified MQ silicone resins. J. Appl. Polym. Sci., 128, 4189-4200.



MORE INFORMATION

If you are interested in the offer, fill in the pdf with your details and send it to doctorats.industrials.recerca@gencat.cat