Synthesis of Water-Dispersible Isocyanate-Free Poly(hydroxyurethane)s from 5- and 8-Membered Cyclic Carbonates Using the Acetone Process

Abstract

[EN]Water-dispersible isocyanate-free poly(hidroxyurethane)s (PHU)s dispersions were made from amino-terminated poly(dimethylsiloxane), renewable diglycerol dicarbonate (DGC) and 8-membered cyclic carbonate ((bis) N-8-C) by means of phase inversion using the acetone process. First WDPHU polymers with different ratios of 5- to 8- membered cyclic carbonates were synthesized in bulk without the use of any catalyst. These polymers were characterized by FTIR, 1H and 13C NMR, TGA, DSC and SEC-GPC. Then dispersion experiments were carried out to find the optimal dispersion conditions. Changes in the ((bis) N-8-C) concentration, in the charge concentration and the initial PHU content in acetone were made to analyse the impact on the particle size and the particle size distribution of the dispersions. Stable dispersions with particle size around 200 nm were obtained using 70/30 5-8- membered cyclic carbonate ratio. Then films were made by ionic crosslinking mixing this dispersion with different carboxylic acid to compare the improve of mechanical properties and the influence of the amount of acid. The self-healing properties of the materials obtained were evaluated by parallel plate rheometry measurements and optical microscopy.

[ES]El objetivo de este trabajo es obtener dispersiones de poliuretanos dispersables en agua libres de isocianatos a partir de polidimetilsiloxano terminado en grupos amino, carbonatode diglicerol, el cual es un compuestorenovable,y un carbonato cíclico de 8 miembros ((bis)-N8C) mediante inversión de fase usando para ello el proceso de la acetona. Primerose sintetizaronen masapolímeros con diferentes relaciones de los carbonatos de 5 y 8 miembrossin usar ningún catalizador en el proceso.Estos polímeros se caracterizaron mediante FTIR, RMN1Hy 13C, TGA, DSC y SEC-GPC. Después se hicieronexperimentos para determinar los parámetros óptimospara la realización de lasdispersiones de los polímeros previamente sintetizados. Se hicieron experimentos usando diferentes concentraciones de ((bis)N-8-C), variando la concentraciónde carga, yla cantidad inicial de PHU en acetona con el objetivo de comprobar como afectaban estos factores al tamaño de partículay su distribuciónobteniéndosedispersiones estables con un tamaño de partículade alrededor de 200 nm usando una relación 70-30 de los carbonatos de 5 y 8 miembros respectivamente.Entonces se hicieron films a partir de las dispersiones mediante entrecruzamiento iónico mezclando las dispersiones estables con diferentes ácidos carboxílico para comparar la mejora de las propiedades mecánicas entre los diferentes ácidos y la cantidad usada de los mismos. Las propiedades autorreparables de los materiales obtenidos fueron evaluadas mediante reometría plato-plato y microscopia óptica.