Líneas de Investigación

QUIMICA MACROMOLECULAR Y NANOMATERIALES

Se conjunta aquí los trabajos relativos a la aplicación de las técnicas de polimerización convencionales, modificadas o emergentes para la obtención de materiales novedosos o con propiedades mejoradas. Entre los desarrollos en proceso y sus aplicaciones se cuentan los siguientes.

Catalizadores Metaloceno.
Se agrupan en esta línea los proyectos de preparación y aplicación de catalizadores tipo metalocenos para polimerizaciones por coordinación orientados a la obtención de materiales con propiedades mejoradas. Se trabaja actualmente en los siguientes desarrollos.

Compuestos tipo organometálicos base rutenio para aplicarse como iniciadores en polimerización por radicales libres por transferencia de átomo. Hacen posible la obtención de homopolímeros y copolímeros en bloque con peso molecular controlado e índices de polidispersidad estrechos.

Metalocenos para ser utilizados como catalizadores homogéneos en polimerizaciones para la preparación de poli(alcohol vinílico) sindiotáctico. Se espera que la estereorregularidad incremente la temperatura de descomposición en grado suficiente para ser procesado y elaborar así productos que actualmente no pueden hacerse con el poli(vinil alcohol) comercial.

Polimerización Controlada (viviente).
Copolímeros en bloque de composición y peso molecular controlados e índices de polidispersidad estrechos, mediante técnicas emergentes de polimerización por radicales libres. Las propiedades fisico-mecánicas de estos productos permiten visualizar aplicaciones en el área de polímeros de ingeniería.

Copolímeros entre monómeros convencionales y monómeros funcionalizados con propiedades fotocromáticas sensibles a la luz UV poseedores de elevada estabilidad, con factibilidad de ser utilizados en aplicaciones tales como sensores ópticos y fibras ópticas.

Metodología para la aplicación de compuestos de tipo peroxídicos como iniciadores en la polimerización en masa del estireno. Reduce significativamente los tiempos de reacción y se obtienen materiales de calidad similar a la de los productos comerciales de la polimerización en masa del estireno.

Modificación de Polímeros.
Se trabaja en síntesis orgánica de grupos funcionales, síntesis de monómeros y oligómeros funcionales, funcionalización de monómeros y polímeros (con grupos mesógenos y grupos cromóforos). Incluye trabajos en modificación superficial de polímeros, así como estudio de propiedades mesomórficas y estudio de interacciones moleculares en oligómeros y polímeros funcionales.

PROCESOS DE POLIMERIZACIÓN

Ingeniería de Obtención de Polímeros Bio-Basados
Esta línea de trabajo se enfoca en la obtención y evaluación de polímeros bio-basados partiendo de monómeros de fuente renovable, a través de distintas vías de polimerización en cadena. Dentro de los monómeros de interés, se encuentran tanto la familia de los terpenos como de las lactonas. Asimismo, la incorporación de nanoestructuras de celulosa in situ o a través de procesos físicos a los diferentes polímeros bio-basados con el objetivo de mejorar sus propiedades finales, forma parte de una extensión en esta línea de investigación.

Polimerización en Heterofase: Aplicación en Medicina
Esta línea de investigación involucra principalmente el cargado de distintos fármacos en partículas poliméricas obtenidas a partir de procesos de polimerización heterogéneos, tales como emulsión o miniemulsión. Es importante mencionar que dentro del espectro de partículas poliméricas, se pueden obtener de naturaleza de fuente fósil, y de fuente renovable.

Modelado y Escalamiento de Procesos Químicos
Esta línea de investigación, tiene que ver con el modelamiento matemático de procesos de polimerización en cadena, además de diferentes procesos químicos. Se considera como una línea central del departamento cuyo objetivo es simular y optimizar los procesos químicos sujetos a estudio.

Procesos de Reciclado Químico de Plásticos
Esta línea de trabajo está vinculada con el reciclado terciario o químico de polímeros provenientes de desechos, aplicando procesos de despolimerización favorecidos con catalizadores. A través de este tipo de reciclado, es posible obtener sustancias químicas de mayor valor agregado, a la vez que se contribuye con una solución al problema de la contaminación por los plásticos.

MATERIALES AVANZADOS

Materiales Optoelectrónicos.
Polímeros convencionales funcionalizados poseedores de propiedades fotoluminscentes bajo luz UV, destinados a aplicaciones tales como la manufactura de pantallas planas, dispositivos electroópticos y marcaje de documentos de seguridad, entre otros.

Nanomateriales.
Agrupa los proyectos dirigidos a la preparación de materiales heterogéneos en los cuales la fase dispersa está constituida por estructuras nanométricas con propiedades especiales. Los desarrollos en proceso más importantes son los siguientes.

• Partículas superparamagnéticas obtenidas por coprecipitación y su integración en fluidos magnéticos mediante procesos de dispersión coloidal para aplicaciones tales como elaboración de lubricantes, sellos herméticos, sensores, partes de motores eléctricos, laser de potencia, fuentes de rayos-X de alta intensidad y un gran número de aplicaciones adicionales.
• Partículas magnéticas nanocristalinas mediante el proceso sol-gel, incorporadas en nanocompuestos de matriz de sílice, en látices magnéticos obtenidos mediante polimerización en microemulsión y en fluidos magnéticos preparados a través de procesos de dispersión coloidal. Existe una gran cantidad de aplicaciones potenciales para estos productos, entre las que se cuentan la manufactura de dispositivos automotrices como sensores, sistemas de frenado y amortiguadores; la elaboración de dispositivos acústicos como bocinas y micrófonos; dispositivos electromecánicos e implantes médicos.
• Compuestos de la familia de los espiropiranos y fulgides con propiedades fotocromáticas sensibles a la luz UV microencapsulados mediante procesos de policondensación para incrementar su vida útil. Aplicables en la formulación de tintas de impresión fotocromáticas.

Biomateriales.
En esta línea se concentran los proyectos dirigidos a la preparación de materiales sintetizados por vías biológicas, o que siendo sintetizados por otras vías, conducen a materiales biocompatibles, con aplicaciones biomédicas o industriales de tipo biológico. Los principales desarrollos en proceso son los siguientes.

• Matrices poliméricas a partir de poli(alcohol vinílico) y poliacrilamidas mediante entrecruzamiento físico para inmovilizar células bacterianas con capacidad de eliminar azufre orgánico de los derivados del petróleo.
• Polianilinas sintetizadas vía polimerización enzimática sin generación de contaminantes. La conductividad eléctrica de este material hace factible su aplicación en la fabricación de dispositivos electrónicos y fotoelectrónicos, películas protectoras de pantallas y sensores químicos y biológicos, principalmente.
• Espumas de poliuretano modificado químicamente y formulado para conferirle biodegradabilidad, con aplicaciones hortícolas como sustrato con gran capacidad de retención de agua y mejorador de suelos.
• Materiales híbridos de poliuretano e hidroxiapatita a través de un novedoso método biomimético. Podrían ser utilizados en la elaboración de biocementos altamente biocompatibles y con buenas propiedades mecánicas, así como en reemplazos óseos o de cartílago.
• Extractos fenólicos de origen natural modificados químicamente para incrementar su hidrosolubilidad, poseedores de actividad biocida. Pueden ser aplicados solos o combinados con técnicas de plasticultura para un control amigable con el ambiente de malezas, nemátodos y microorganismos que afectan a los cultivos comerciales.

PROCESOS DE TRANSFORAMACION DE PLÁSTICOS

Procesado Reactivo.
Se incluyen aquí los proyectos orientados a las modificaciones físicas y químicas de polímeros y a los procesos de su integración física con otros para la obtención de materiales con propiedades que incorporen las ventajas de los polímeros originales. Entre los desarrollos se cuentan los siguientes:

• Polipropileno con propiedades superficiales modificadas mediante su funcionalización con compuestos tipo diaminas, dioles y amino alcoholes. Los productos elaborados con esta resina presentarán una mejor adhesión de tintas polares de impresión, evitando el uso de procesos posteriores de fijado. El polipropileno así modificado tendría mejor adhesión a otros polímeros polares como el poil(etilén-tereftalato), policarbonato y las poliamidas, ya sea en estructuras multicapas o en sus mezclas.
• Modificación mecanoquímica con grupos polares de EPDM y hules silicón para incrementar su compatibilidad en el mezclado con Nylon 6. Se obtienen materiales con mayor resistencia al impacto aplicables en la elaboración de artículos para alta temperatura y con buenas propiedades eléctricas.
• Copolímeros de Nylon 6 con poliesteramida y con poliuretano, reforzados con resinas fenólicas entrecruzadas, preparados mediante técnicas de procesado reactivo para la preparación de materiales con gran resistencia al impacto bajo un amplio intervalo de temperaturas. Estos encuentran aplicación en la manufactura de defensas de automóviles.

Mezclas y Composites.
Incluye los proyectos que persiguen la preparación de cargas novedosas que puedan ser incorporadas a las matrices poliméricas y obtener productos de alto valor agregado. Asimismo, se investiga también sobre la modificación de los polímeros para facilitar la aceptación de cargas convencionales. Los desarrollos en los que se trabaja se mencionan a continuación.

• Polvos magnéticos incorporados en matrices termoplásticas para la preparación de materiales compuestos. Es factible obtener materiales anisotrópicos con una amplia variedad de grados dependiendo de las condiciones de procesado, con buenas propiedades mecánicas y costos relativamente bajos. Útiles en aplicaciones tales como baleros de baja fricción, implantes médicos, separadores magnéticos, dispositivos acústicos, dispositivos en tecnologías de información y telecomunicación y un sinnúmero de otras aplicaciones.
• Mezclas para incrementar resistencia al impacto y el porcentaje de elongación del polipropileno. Específicamente, el material podría ser usado en aplicaciones de uso automotriz y en la elaboración de artículos de uso en jardinería y electrodomésticos.
• Compuestos a partir de diaminas con longitud de cadena variable derivadas de s-triazinas, conteniendo en su estructura unidades aminosilano aplicables en la reticulación y funcionalización del poli(cloruro de vinilo). El entrecruzamiento del polímero y la aceptación de cargas es mucho mejor que lo conseguido empleando aminosilanos y triazinas convencionales, lo que hace posible la preparación de materiales compuestos con mejores propiedades mecánicas.

BIOCIENCIAS Y AGROTECNOLOGIA

Esta línea agrupa las investigaciones en las cuales se combinan los conocimientos y experiencia agronómicos y del plástico, para desarrollo de técnicas de agroplasticultura aplicables a cultivos comerciales, para el incremento en la productividad, el ahorro en agua y energía y el desarrollo de otras ventajas competitivas con respecto a las técnicas de cultivo tradicionales.

La agroplasticultura constituye un paquete de tecnologías innovadoras que incluyen el acolchado de suelos, el riego por goteo, el fertirriego, los invernaderos, los microtúneles y las cubiertas flotantes, además del recubrimiento de canales y ollas de captación de agua, que permiten incrementar la productividad de los cultivos hortícolas y básicos, así como eficientar el uso del agua. El CIQA es líder nacional y en Latinoamérica en el estudio y desarrollo de estas tecnologías que combinan los conocimientos y experiencias agronómicas y sobre plásticos, y forma al recurso humano altamente calificado involucrado. Entre los desarrollos en proceso se tienen los siguientes.

• Formulaciones de cubiertas flotantes de polipropileno no tejido para disminuir la temperatura en la interfase planta- aire, seleccionando pigmentos con longitudes de onda adecuada para cada cultivo hortícola. Son aplicables en la producción comercial de hortalizas para incrementar rendimientos y favorecer la precocidad.
• Películas termocontroladoras para cubierta de invernaderos con base en aditivos perlescentes y plateados sensibles a la radiación solar para controlar la temperatura en el interior del invernadero. La aplicación de este tipo de cubiertas reduce la inversión en sistemas automatizados de control de temperatura.
• Desarrollo de técnicas, procesos e insumos orgánicos y biológicos que incrementen la productividad, mejoren las condiciones fitosanitarias y den un valor agregado en la superficie dedicada a la agricultura sustentable protegida.