¿Qué son los Agentes de Curado a Base de Agua?
Los agentes de curado a base de agua son agentes de curado solubles en agua.
Los reticulantes son sustancias químicas que modifican las propiedades físicas o químicas de los polímeros uniéndolos entre sí. Se añaden principalmente a los revestimientos. También pueden utilizarse como materiales de curado.
Usos de los Agentes de Curado a Base de Agua
1. Pinturas
Una aplicación típica de los agentes de curado a base de agua es su adición a las pinturas. En general, las pinturas se forman por secado físico y curado químico mediante volatilización de disolventes.
La adición de agentes reticulantes crea una estructura de red tridimensional en la película de pintura. La adición de agentes reticulantes tiene los siguientes efectos:
- Mejora de la adherencia al sustrato.
- Mayor resistencia al agua de la película de recubrimiento.
- Mejora de la resistencia a los disolventes de la película de recubrimiento.
Otras ventajas son la reducción de los tiempos de secado y curado.
2. Materiales de Curado Acuosos
Los agentes de curado a base de agua son sustancias que también se utilizan como materiales de curado. Se utilizan como agentes de recubrimiento para diversos materiales y agentes de reticulación para diversas composiciones curables, por ejemplo, en películas, membranas, instrumentos y materiales médicos, materiales ópticos, materiales de grabación, materiales electrónicos y materiales para planchas de impresión.
Como materiales médicos, se utilizan como agentes reticulantes en geles nanocompuestos, geles cíclicos, geles que responden a biomoléculas y geles que responden a estímulos para DDS. Como materiales de curado acuoso, también se utilizan en membranas hidrófilas, como agentes de reticulación en geles absorbentes de agua y en tintas a base de agua.
Propiedades de los Agentes de Curado a Base de Agua
Hay muchos tipos de productos químicos utilizados como agentes de curado a base de agua, pero cada molécula consta de una parte de grupo funcional altamente reactivo y una estructura hidrófila que mejora la solubilidad en agua.
Las propiedades deben mejorar diversas prestaciones de la película de recubrimiento, como la dureza, la flexibilidad, la resistencia al calor y la resistencia a la intemperie. Además, deben estar exentos de coloración, olor, volatilidad y toxicidad, y ser económicos.
1. Grupos Acrílicos
En los agentes de curado a base de agua con grupos acrílicos, la reacción de curado puede iniciarse por polimerización radical. En presencia de un iniciador de la polimerización, la irradiación de luz o el calentamiento hacen que se generen radicales y cationes y se produzca la reacción de polimerización. Los agentes reticulantes con múltiples grupos acrílicos en la molécula forman una estructura de red tridimensional por polimerización radical repetida.
Los grupos acrílicos también reaccionan con especies químicas que actúan como nucleófilos, provocando reacciones de adición de Michael; el uso de aminas divalentes o superiores o de tioles permite la formación de reticulantes tridimensionales. Los reticulantes formados se convierten en polímeros y son insolubles en disolventes.
2. Grupos Isocianato
Algunos agentes de curado a base de agua utilizan grupos isocianatos. Los grupos isocianatos son sustituyentes con la estructura -N=C=O. El átomo de carbono situado entre los átomos de nitrógeno y oxígeno es deficiente en electrones, lo que facilita la adición de nucleófilos.
Algunos agentes de curado a base de agua que utilizan grupos isocianatos se estabilizan enmascarando los grupos isocianato altamente reactivos para evitar que la reacción progrese durante el almacenamiento. En tales productos, el agente bloqueante se disocia mediante tratamiento térmico y los grupos isocianatos se regeneran durante el uso.
3. Otros
Otros agentes de curado a base de agua utilizan grupos hidroxi u oxetano. Se trata de sustituyentes de los que cabe esperar que reaccionen con los grupos isocianato y carboxilo.
La aziridina también se utiliza como agente reticulante porque reacciona con los grupos carboxilo para formar enlaces covalentes. Sin embargo, la aziridina es mutagénica y debe tratarse con precaución. Otro tipo de reticulación a temperatura ambiente consiste en la reacción de la acrilamida de diacetona (DAAM) con la dihidrazida del ácido adípico (ADH), un agente reticulante con grupos hidrazida.
Esta reacción es auto-reticulante en condiciones de temperatura ambiente debido a la unión de los grupos carbonilo cetónicos de la DAAM a los extremos de ambos lados de la ADH junto con la deshidratación.
Agentes de Curado a Base de Agua
Como ya se ha mencionado, existen varios tipos de agentes de curado a base de agua y las reacciones de curado utilizadas son diferentes. Los grupos funcionales que actúan como puntos de reacción son la acrilamida, el isocianato, la aziridina, el oxetano y los grupos tiol.
Para cada sustancia se establecen diferentes aplicaciones. Existen distintos tipos, como los que se autopolimerizan, los que requieren irradiación de luz o calentamiento y los que pueden curarse a temperatura ambiente. Hay que seleccionar la adecuada para cada aplicación.