Tesis MTP Julia Maria Uzcategui 5 sep 2019

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CENTRO DE INVESTIGACION EN QUIMICA APLICADA 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA EN TECNOLOGÍA DE POLÍMEROS 
 
“Síntesis de resinas acrílicas conteniendo monómeros bio-basados y su 
evaluación como recubrimiento individual y sistema dual con resina 
alquidálica” 
 
 
 
PRESENTADO POR: 
JULIA MARÍA UZCÁTEGUI FLORES 
 
 
 
ASESORES: 
DRA. GRACIELA MORALES 
 DR. HERIBERTO RODRÍGUEZ TOBÍAS 
 
 
 
 
 
Saltillo, Agosto de 2019 
 
 
2 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
En primer lugar, a Dios, por estar siempre presente, por su amor incondicional, por colocarme 
a las personas adecuadas en el mejor momento y por sus infinitas bendiciones. 
A mi familia: padres, hermanos, abuela, tíos y primos, por su inmenso amor y apoyo desde 
lejos, haciendo que se acorten las distancias. A mi novio, por su inmenso amor, dedicación, 
conocimientos y apoyo incondicional. 
A México y a CIQA por haberme dado los recursos, herramientas y conocimientos a lo largo 
de todo este tiempo. A mis asesores, por su tiempo, esfuerzo y dedicación durante el 
desarrollo de la tesis. A mis sinodales por los importantes aportes y sugerencias dadas que 
han permitido el enriquecimiento de este trabajo. A todos los Doctores, Maestros, 
Licenciados, amigos y compañeros que me brindaron un poco de su tiempo, ayuda y 
conocimientos. 
A la empresa, Reacciones Químicas S.A., así como a todo el personal del Departamento de 
Tecnología por brindarme los recursos, herramientas y conocimientos para desarrollar el 
trabajo de investigación. A todas las bonitas amistades que pude ganar en esa empresa por 
darle ese toque especial a la vida. 
A mis amistades de siempre, las cuales a pesar de vivir en diferentes partes del mundo 
(España, Argentina, Venezuela, Estados Unidos, etc), estuvieron pendientes y apoyándome 
en todo momento. 
A todos, ¡MUCHAS GRACIAS! 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
CONTENIDO 
 
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 5 
2. ANTECEDENTES .................................................................................................................... 7 
2.1 Generalidades sobre resinas para recubrimientos .................................................................. 7 
2.2 Resinas alquidálicas ................................................................................................................. 7 
2.2.1. Proceso de secado de una resina alquidálica ................................................................ 11 
2.3 Resinas acrílicas ..................................................................................................................... 13 
2.3.1 Producción de resinas acrílicas ...................................................................................... 16 
2.3.2 Proceso de síntesis de resinas acrílicas: efecto de los parámetros de reacción ............. 17 
2.3.2.1 Polimerización en solución mediante el proceso semi-continuo ................................ 18 
2.3.2.2 Efecto de los parámetros de proceso y formulación sobre las propiedades físico-
químicas de las resinas acrílicas. ............................................................................................. 19 
a) Estrategia de alimentación de monómeros ........................................................................... 20 
b) Temperatura de reacción ...................................................................................................... 21 
c) Solvente ................................................................................................................................. 23 
d) Iniciador ................................................................................................................................ 24 
2.3.3 Resinas acrílicas con monómeros bio-basados .............................................................. 25 
3. OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 35 
3.1 Objetivos específicos ............................................................................................................. 36 
4. HIPÓTESIS ............................................................................................................................. 36 
5. CONTRIBUCIÓN CIENTÍFICA DEL TEMA A DESARROLLAR ................................ 37 
6. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 37 
6.1 Etapa 1: Síntesis y caracterización de monómeros metacrílicos modificados con 
ácidos grasos ................................................................................................................................ 38 
6.2 Etapa 2. Síntesis y caracterización de resinas acrílicas...................................................... 39 
6.3 Etapa 3. Evaluación de propiedades de las resinas acrílicas obtenidas y de los 
correspondientes recubrimientos .............................................................................................. 42 
6.3.1 Propiedades físicas de la resina en solución ............................................................... 42 
6.3.2 Propiedades físicas de esmaltes y recubrimientos obtenidos ...................................... 43 
6.4 Etapa 4. Preparación y evaluación de mezclas de resina acrílica con resina 
alquidálica.................................................................................................................................... 45 
7. RESULTADOS ............................................................................................................................ 47 
7.1 Etapa 1. Síntesis y caracterización de monómeros metacrílicos modificados ................. 47 
 
 
4 
 
7.2 Etapa 2. Síntesis de resinas acrílicas .................................................................................... 52 
7.2.1 Homopolimerizaciones de monómeros bio-basados .................................................... 52 
7.2.2 Copolimerización de los monómeros metacrilato de metilo y metacrilato de butilo 
(MMA/BMA) ........................................................................................................................... 53 
7.2.3 Terpolimerizaciones con monómeros bio-basados ...................................................... 55 
7.3. Etapa 3. Evaluación de propiedades de las resinas acrílicas obtenidas y de los distintos 
recubrimientos ............................................................................................................................. 69 
7.3.1 Propiedad física en fase líquida ..................................................................................... 69 
7.3.2 Evaluación de los materiales poliméricos como recubrimiento ................................. 71 
7. 4. Etapa 4. Preparación y evaluación de mezclas de resina acrílica con resina 
alquidálica.................................................................................................................................... 78 
7.4.1 Preparación de mezclas de resina acrílica/alquidálica .............................................. 78 
7.4.1.1 Caracterización térmica de las mezclas ................................................................... 80 
7.4.2 Propiedades físicas de los recubrimientos fabricados ............................................... 81 
8. CONCLUSIONES .................................................................................................................. 87 
9. RECOMENDACIONES ........................................................................................................ 89 
10. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 90 
 
 
 
 
5 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
La versatilidad de las propiedades físico-químicas de los polímeros ha permitido su incursióny desarrollo en una extensa gama de aplicaciones industriales, entre las cuales destaca el área 
de recubrimientos. Éstos cumplen desde funciones fundamentales tales como el control de la 
corrosión, proveen resistencia química y/o térmica, hasta fines únicamente decorativos. 
Asimismo, los materiales poliméricos destinados a formar recubrimientos son altamente 
demandados por diversas industrias desde la construcción (recubrimientos arquitectónicos) 
hasta la industria automotriz y metal-mecánica. Adicionalmente, en los últimos años han 
surgido algunos recubrimientos poliméricos especializados que poseen propiedades muy 
específicas tales como auto-reparación, termo-crómicos y capacidad antimicrobiana, solo por 
mencionar algunas. En este contexto, el mercado de recubrimientos poliméricos se ha 
valuado en aproximadamente 121 billones de dólares y se ha pronosticado una tasa de 
crecimiento anual de aproximadamente 5.5% durante los próximos años, dirigiendo a un 
valor cercano a los 176 billones de dólares. Los mercados más demandantes de 
recubrimientos son, por mucho, los relacionados con la industria de la construcción, 
automotriz y metal-mecánica1–3. 
Las resinas usadas actualmente en la industria de los recubrimientos poliméricos 
incluyen resinas epóxicas, poliuretanos, alquidálicas, acrílicas, poliésteres y resinas amino. 
De éstas, las acrílicas representan las resinas de mayor volumen utilizadas en este tipo de 
industria. La utilidad de las resinas acrílicas se puede atribuir, en gran parte, a la gran 
diversidad en propiedades térmicas y físico-químicas que se pueden lograr a través de la 
copolimerización de diferentes monómeros acrílicos. La mayoría de los recubrimientos 
derivados de resinas acrílicas son termoplásticos y, por lo tanto, poseen una limitada 
resistencia química y a las manchas, sin embargo; tienen buena resistencia a la intemperie, al 
agua y el tiempo de secado es rápido (en algunos casos, menos de media hora). 
Por otra parte, las resinas alquidálicas fueron desarrolladas a mediados de la década 
de 1920 en recubrimientos a base de aceites secantes como aceite de linaza, tung, nuez, perilla 
y de semilla de amapola4. Se caracterizan por tener alto brillo y buenas propiedades 
mecánicas (flexión, adhesión, entre otras). Sin embargo, tienen desventajas tales como baja 
estabilidad hidrolítica, escasa resistencia a los álcalis, escasa resistencia a la intemperie y los 
tiempos de secado pueden ser prolongados (hasta cinco horas), que limitan su aplicación5. 
 
 
6 
 
Por lo tanto, es necesario desarrollar modificaciones a estas resinas a fin de superar las 
desventajas mencionadas. Algunas propuestas tecnológicas van desde sistemas híbridos de 
resina alquidálica/acrílica6, emulsiones alquidálicas7, aceites modificados8, hasta 
recubrimientos a base de aceite curables por UV4. Una mezcla de resina alquidálica y 
monómeros acrílicos se podría usar como reticulante de baja viscosidad para resinas de 
viniléster termo-endurecibles, logrando reemplazar las resinas basadas en petróleo para casi 
todas sus aplicaciones9. 
La sustitución de monómeros y/o polímeros derivados de recursos fósiles (petróleo) 
por aquellos obtenidos a partir de recursos renovables puede contribuir considerablemente a 
un desarrollo sostenible en el futuro 10. Entre estos últimos, los ácidos grasos y sus derivados 
han surgido como uno de los candidatos más prometedores para la sustitución de productos 
petroquímicos usados actualmente debido a que permiten la obtención de polímeros bio-
basados novedosos, con alta disponibilidad, baja toxicidad y gran versatilidad, 
posicionándolos en un sector amplio e importante para aplicaciones industriales11. 
Es por ello que esta investigación busca un desarrollo tecnológico relacionado con la 
obtención de resinas acrílicas y su utilización en recubrimientos exclusivamente acrílicos y 
sistemas basados en mezclas de resinas acrílicas y alquidálicas. Las primeras, sintetizadas a 
través de una copolimerización vía radicales libres de un sistema ternario con monómeros 
convencionales como metacrilato de metilo (MMA) y metacrilato de butilo (BMA), y 
monómeros modificados con ácidos grasos (bio-basados), mediante un proceso semi-
continuo en solución; mientras que las segundas (resinas alquidálicas) están disponibles 
comercialmente. Asimismo, el presente trabajo de investigación aborda el estudio del efecto 
de los monómeros bio-basados sobre las propiedades mecánicas, de secado y características 
ópticas de los recubrimientos resultantes. Lo anterior con el afán de determinar la viabilidad 
de las resinas como candidatos para el mercado de recubrimientos industriales, 
fundamentalmente, repintado automotriz. 
 
 
 
 
 
 
7 
 
2. ANTECEDENTES 
 
2.1 Generalidades sobre resinas para recubrimientos 
 
Las clases generales de resinas usadas actualmente en la industria de recubrimientos para 
madera, metal, plástico, concreto y otros materiales, tanto en aplicaciones en exterior como 
interior, incluyen resinas epóxicas, poliuretanos, alquidálicas, acrílicas, poliésteres y resinas 
amino4. No obstante, este trabajo se enfoca en dos resinas con alta demanda en el mercado 
industrial, arquitectónico y automotriz: resinas alquidálicas y acrílicas, por lo que a 
continuación se profundizará más sobre éstas. 
 
2.2 Resinas alquidálicas 
 
Las resinas alquidálicas fueron introducidas al mercado por General Electric Company bajo 
el nombre comercial Glyptal. Dicha resina alquidálica se obtuvo de la reacción de glicerina 
y anhídrido ftálico resultando, según el grado de reacción, en un producto que va desde el 
estado en que puede fundir por acción del calor y soluble en agua o alcohol, hasta el estado 
infusible e insoluble (gel). 
Las resinas alquidálicas puras no resultaron útiles debido precisamente a su 
propensión a entrecruzar durante la síntesis, por lo que posteriormente se desarrollaron 
resinas alquidálicas modificadas con aceite, el cual reduce la posibilidad de formación de gel. 
El término alquidálico actual se refiere a poliésteres modificados con ácidos grasos que se 
obtienen mediante la polimerización por condensación de tres tipos de monómeros: 
polialcoholes, ácidos polibásicos y ácidos grasos. La Figura 1 exhibe la estructura de una 
resina alquidálica derivada de la policondensación de ácido ftálico, glicerol y ácido graso. 
 
 
Figura 1. Estructura química de una resina alquidálica12 
 
 
8 
 
Los grupos de ácidos grasos pendientes son extremadamente oleófilos, auto-plastificantes y 
ayudan con la humectación mientras que la cadena de poliéster proporciona dureza y 
propiedades hidrofílicas. Las variaciones en las cantidades y componentes que conforman 
una resina alquidálica han producido una amplia gama de resinas que generan recubrimientos 
con propiedades muy diversas. Dado que la variación más recurrida en la composición de las 
resina alquidálicas ha sido el tipo y contenido de aceite, ésta ha servido como base para su 
clasificación, tópico que será abordado a continuación12. 
Considerando el contenido de aceite, las resinas alquidálicas son clasificadas como 
cortas, medias y largas, las cuales contienen 40-45, 45-55 y >55% en peso de aceite, 
respectivamente. En lo referente a las propiedades de los recubrimientos resultantes, el 
contenido de aceite le confiere a las resinas alquidálicas cortas, baja capacidad de 
humectación, color y brochabilidad, sin embargo; tienen buena retención de brillo y color. 
En el caso de las medias, la humectación y brochabilidad es mejor; y con respecto a las largas, 
estas dos características se ven incrementadas así como también la durabilidad a la 
intemperie, pero los recubrimientos son propensos a presentar mayor amarillamiento y 
requerir de tiempos prolongados para el secado. A continuación, en la Tabla 1 se resume lo 
anteriormente explicado. 
 
Tabla 1. Clasificación de las resinasalquidálicas y su solubilidad, de acuerdo con el contenido de 
aceite 
 
Por otro lado, la segunda clasificación de las resinas alquidálicas está basada en la capacidad 
que poseen los ácidos grasos presentes en la cadena principal de la resina alquidálica, de 
 
 
9 
 
someterse a un secado oxidativo, es decir; un proceso de evaporación de solvente en conjunto 
con reacciones de oxidación por parte del oxígeno atmosférico, lo que dirigirá a la formación 
de un recubrimiento con estructuras macromoleculares entrecruzadas. 
Dado que los aceites son los compuestos de partida para la síntesis de las resinas 
alquidálicas, es necesario conocer la química de éstos para entender la clasificación de las 
resinas mencionadas. Es bien sabido que los aceites vegetales y las grasas consisten 
principalmente de triglicéridos (93- 98% en peso), di- y mono-glicéridos, así como fosfo-
glicéridos como componentes menores (Tabla 2 y 3). 
 
Tabla 2. Ácidos grasos más comunes en aceites y grasas naturales13 
 Ácido Estructura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
Tabla 3. Ejemplos de aceites vegetales y la correspondiente proporción de ácido grasos5 
 
 
A su vez, los triglicéridos están constituidos de diferente tipo y proporción de cadenas 
laterales de ácidos grasos, cuyas principales características estructurales son las siguientes13: 
1) la mayoría son compuestos de cadena lineal con números pares (8-24) de átomos de 
carbono, 
2) los dobles enlaces carbono-carbono en la mayoría exhiben una configuración cis, 
3) los ácidos grasos insaturados con más de dos dobles enlaces carbono-carbono 
contienen dos grupos C=C con un grupo metileno, CH2, en medio (grupo bis-alílico) 
4) algunos ácidos grasos contienen otros grupos funcionales tales como grupo hidróxido 
o epóxido, en la vecindad de los dobles enlaces. 
Los grupos metilenos bis-alílicos son más propensos a la oxidación y entrecruzamiento 
mediante una serie de reacciones con el oxígeno atmosférico, por lo que cuanto mayor sea el 
contenido de estos grupos en ácidos grasos y aceites, el recubrimiento sufrirá 
entrecruzamiento más rápidamente y secará con mayor facilidad. Aunado a lo anterior, el uso 
de aceites con alto contenido de grupos metileno bis-alílicos propicia un incremento del 
índice de color y una mayor retención de éste a lo largo de su vida útil12. La clasificación del 
 Ácido graso (% en peso) 
Aceite Saturado Oleico Linoleico Linolénico Eleosteárico Ricinoléico 
Castor 3 7 3 87 
Coco 91 7 2 
Linaza 10 22 16 52 
Oliva 18 64 16 2 
Palma 53 38 9 
Girasol 11 13 75 1 
Soya 15 25 51 9 
TOFA 8 46 41 3 
China 5 8 4 3 80 
 
 
11 
 
secado de aceites y las correspondientes resinas alquidálicas puede ser estimada mediante el 
índice de secado (ID), mediante la Ecuación 1: 
 
ID = (% AL)+2(% ALn) Ec. (1) 
 
donde % AL es el porcentaje en peso del ácido linoleico y % ALn es el porcentaje en peso del 
ácido linolénico en el aceite. Los aceites con ID menor a 65 son considerados no secantes, 
mientras que los aceites con ID entre 65 y 70 son clasificados como semi-secantes y aquellos 
aceites con ID mayor a 70 son secantes. Así, el aceite de palma es considerado como no 
secante, el aceite de soya es semi-secante y el aceite de linaza se considera un aceite secante 
(ver Tabla 3). Si se usan estos aceites para la producción de resinas alquidálicas, éstas tendrán 
un comportamiento de secado similar y la clasificación correspondiente. 
De igual manera, el tipo de aceite empleado en la fabricación de la resina alquidálica definirá 
su aplicación industrial, por ejemplo, aquellas resinas derivadas de aceites secantes son 
usadas para recubrimientos industriales de secado rápido, las resinas sintetizadas a partir de 
aceites semi-secantes son usualmente aplicadas como pinturas decorativas, mientras que las 
resinas alquidálicas derivadas de aceites no secantes pueden ser usadas como plastificantes 
en sistemas bicomponentes, o bien, en sistemas de secado forzado (horneo)12. 
 
2.2.1. Proceso de secado de una resina alquidálica 
 
El secado de las resinas alquidálicas tiene lugar mediante dos diferentes mecanismos: un 
proceso físico y/o un proceso químico. En el primero se evapora el solvente y se forma una 
película debido a la coalescencia de las partículas de polímero en solución/dispersión. En el 
proceso de secado químico (también llamado secado oxidativo) se produce un proceso de 
auto-oxidación de los ácidos grasos que forman parte de la estructura molecular, lo que 
significa que el recubrimiento se seca por oxidación con oxígeno molecular del aire. Durante 
este último proceso de secado se diferencian cuatro etapas fundamentalmente: 
 
 
12 
 
• Periodo de inducción 
• Formación de hidroperóxido 
• Descomposición de hidroperóxido en radicales libres 
• Polimerización/reticulación 
 
El período de inducción es el tiempo transcurrido entre la aplicación del 
recubrimiento a una superficie y el comienzo de la absorción de oxígeno por la película del 
recubrimiento. La auto-oxidación de las cadenas de ácidos grasos insaturados da lugar a 
hidroperóxidos con absorción de oxígeno atmosférico. La descomposición de estos 
hidroperóxidos da como resultado la formación de radicales peróxido y alcóxido los cuales 
inician la polimerización de las moléculas insaturadas a través de radicales, mientras que las 
reacciones de terminación que forman una red polimérica reticulada, causan la gelificación 
de la película, seguida de secado y endurecimiento. La cantidad de sitios entrecruzados que 
se forman determina la dureza de la película. Este proceso es irreversible; razón por la cual 
cuando un recubrimiento se seca no puede ser eliminado fácilmente. 
El proceso general de auto-oxidación, con las etapas de iniciación, propagación y 
terminación, se desglosa en el Esquema 1, mientras que en el Esquema 2 se muestran las 
posibles reacciones de entrecruzamiento que conducen a la formación de una red reticulada. 
 
 
Esquema 1. Proceso de auto-oxidación en una resina alquidálica12 
 
 
13 
 
 
Esquema 2. Reacciones de entrecruzamiento en una resina alquidálica12 
 
Si bien las resinas alquidálicas han sido materiales pioneros en aplicaciones como 
recubrimientos, debido a su naturaleza química (poliéster), éstas son altamente sensibles a la 
hidrólisis y por ende, a ácidos y álcalis, aún más si han secado por oxidación, donde el secado 
generalmente es lento. Por otro lado, la estructura éster presenta resistencia UV y al calor. 
Generalmente son utilizadas y recomendadas para aplicaciones con condiciones de medio 
ambiente poco agresivo (por ejemplo, interiores de residencias u oficinas) o en ambientes de 
agresividad moderada (medio atmosférico exterior sin polución y con bajo o medio nivel de 
lluvias anuales). Lo anterior limita las aplicaciones de estas resinas, surgiendo otras como las 
acrílicas para solventar algunos de los problemas mencionados. 
 
2.3 Resinas acrílicas 
 
Las resinas acrílicas son la familia de polímeros (poliacrilatos) en solución más ampliamente 
usados como recubrimientos en diversas áreas industriales, dentro de las cuales el sector 
automotriz se ha convertido en uno de sus principales consumidores, esto debido 
principalmente a que dichas resinas exhiben una alta velocidad de secado y propiedades 
versátiles entre las que destacan; excelente resistencia a la hidrólisis, sufren prácticamente 
 
 
14 
 
nula degradación, prolongando así su tiempo de vida útil, y excelente foto-estabilidad en 
comparación con las resinas del tipo alquidálica descritas en el apartado anterior. 
Las resinas acrílicas pueden ser termoplásticas o termoestables y se utilizan en polvo, 
base solvente, base agua o curables por radiación. Ambas consisten generalmente de diversos 
monómeros acrílicos y metacrílicos, incluyendo ocasionalmente monómeros vinílicos(estireno y/o vinil acetato) en sus formulaciones. 
Las resinas acrílicas termoplásticas pueden ser fabricadas a través de polimerización 
en solución o emulsión, resultando en materiales poliméricos con valores de peso molecular 
promedio en peso (���) de 80,000 a 90,000 g·mol
-1, índice de dispersidad (Ð = ��� ���⁄ ) de 
2.1-2.3 y exhiben una temperatura de transición vítrea (Tg) mayor a 70°C. Este tipo de resinas 
acrílicas secan por simple evaporación de solvente produciendo así recubrimientos con 
desempeño mecánico, térmico y químico excepcionales. No obstante, el uso de las resinas 
acrílicas termoplásticas ha sido limitado debido a que son suministradas como soluciones 
poliméricas altamente viscosas lo cual dirige al uso de cantidades considerables de solventes 
orgánicos para su aplicación. Con base en ello, desde hace varias décadas se ha recurrido a 
la fabricación de resinas acrílicas termoplásticas en emulsión o bien resinas acrílicas 
termofijas1,3. 
En lo concerniente a las resinas acrílicas termofijas, éstas presentan valores de ��� 
que van desde 10,000 a 30,000 g·mol-1 con Ð entre 2.3 y 3.3, exhibiendo Tg variable en 
función del grado de entrecruzamiento. En este sentido, las resinas acrílicas termofijas son 
proclives a formar entrecruzamientos debido a que poseen grupos funcionales (hidroxilo, 
carboxilo, epoxi, etc.) que reaccionan con otros compuestos adicionados deliberadamente 
(epoxi, isocianatos, aminas, etc.) formando así materiales termofijos. Las resinas acrílicas 
termofijas presentan ventajas significativas comparadas con aquellas exhibidas por las 
termoplásticas, entre las cuales se puede mencionar: alto contenido de sólidos como 
consecuencia de su baja viscosidad (menor peso molecular) y los recubrimientos derivados 
poseen excelente resistencia química (solventes, corrosión) y térmica, así mismo exhiben un 
desempeño mecánico superior incluso a altas temperaturas1,3. 
Las propiedades en fase solución como en fase sólida de los polímeros acrílicos están 
determinados por el peso molecular, la naturaleza de la solución del polímero y la 
composición de la cadena polimérica. El efecto del peso molecular es fácil de observar. La 
 
 
15 
 
formación de película en cualquier revestimiento en solución depende de la formación de 
enlaces químicos primarios (recubrimientos termo-endurecibles) o del enmarañamiento de 
las cadenas de polímero por interacciones químicas secundarias (recubrimientos 
termoplásticos). En el caso de recubrimientos termoplásticos, es evidente que cuanto más 
largas son las cadenas (es decir, mayor el peso molecular) habrá más enmarañamiento y más 
coherencia de la película, resultando en una mayor resistencia a la degradación. Sin embargo, 
hay un límite práctico, después que el peso molecular del polímero alcanza un valor de 
aproximadamente 90,000 g/mol, las propiedades mejoran. Por otro lado, la viscosidad de la 
solución aumenta exponencialmente con el peso molecular. 
Los polímeros acrílicos utilizados en recubrimientos están compuestos 
principalmente por poli(metacrilatos) y poliacrilatos (ver Figura 2) y sus propiedades están 
fuertemente influenciadas por tres factores: (a) la presencia de CH3 o H en el carbono α, (b) 
la longitud de la cadena lateral del éster y (c) la presencia de funcionalidad en la cadena 
lateral del éster. 
 
 
Figura 2. Esquema de un poli(metacrilato) y un poliacrilato14 
 
(a) La presencia de un grupo metilo en la posición α representa un obstáculo a la rotación 
segmentaria de la cadena principal del polímero. Como resultado, los poli(metacrilatos) son 
más duros que los correspondientes acrilatos. 
(b) De manera similar, a medida que aumenta la longitud de la cadena lateral del éster, las 
rotaciones segmentarias en la cadena lateral, así como un aumento en el volumen específico, 
 
 
16 
 
resultan en un movimiento segmentario más libre dentro de la cadena del polímero, con una 
disminución de la resistencia a la tracción y un aumento en la flexibilidad de los polímeros. 
(c) Se sabe que la presencia de ciertos tipos de funcionalidad en la cadena lateral del éster 
confiere propiedades específicas de la película al recubrimiento acrílico como: durabilidad 
exterior, dureza, flexibilidad, resistencia a: agua, disolventes, entre otros. Por ello, la síntesis 
de los polímeros estará en función a las necesidades definidas de la aplicación final14. 
 
2.3.1 Producción de resinas acrílicas 
 
En lo referente a la producción de las resinas acrílicas, éstas resultan de la polimerización vía 
radicales libres de monómeros derivados del ácido acrílico o metacrílico y en ocasiones, de 
estireno; tal como se muestra en la Figura 3. La correcta combinación de monómeros dirige 
a un balance entre el costo, propiedades y desempeño del recubrimiento, colocándolas así 
como las resinas predilectas de las diferentes industrias1,3. Debido a su versatilidad y 
rendimiento, representan más del 25% de todos los recubrimientos utilizados en las industrias 
comentadas anteriormente. 
 
 
17 
 
 
Figura 3. Ruta de síntesis de una resina acrílica14 
 
2.3.2 Proceso de síntesis de resinas acrílicas: efecto de los parámetros de reacción 
 
Como se mencionó en el párrafo anterior, las resinas acrílicas son sintetizadas mediante 
polimerización radicálica, mecanismo que consiste básicamente de una etapa de iniciación, 
propagación y terminación. La iniciación conlleva la formación de radicales libres derivados 
de iniciadores (típicamente compuestos del tipo azo y peróxidos), los cuales por acción 
generalmente de la temperatura rompen el doble enlace característico del (los) monómero(s) 
Iniciación
I I 2 I
I + H2C C
R1
CO2R2
(Si R1 = H será ácido acrílico, o CH3 será ácido metacrílico, y R2 es un alquilo)
(I es el iniciador)
I
H2
C C
R1
CO2R2
Propagación
+ H2C C
R1
CO2R2
I
H2
C C
R1
CO2R2
I
H2
C C
R1
CO2R2
H2
C C
R1
CO2R2
Terminación
I
H2
C C
R1
R2O2C
CH2 C
R1
CO2R2
n
+ I
H2
C C
R1
R2O2C
CH2 C
R1
CO2R2
m
I
H2
C C
R1
R2O2C
H2
C C
R1
CO2R2
C
R1
CO2R2
H2
C C
R1
CO2R2
H2
C I
n m
I
H2
C C
R1
R2O2C
CH2 C
R1
CO2R2
n
+ I
H2
C C
R1
R2O2C
CH2 C
R1
CO2R2
m
I
H2
C C
R1
R2O2C
CH C
R1
CO2R2
n
+ I
H2
C C
R1
R2O2C
CH2 CH
R1
CO2R
m
 
 
18 
 
acrílico(s) presente(s) en el medio de reacción. Esta etapa genera un nuevo radical en la 
estructura del monómero, el cual promoverá una reacción en cadena (propagación) con las 
moléculas restantes del (los) monómero(s) hasta formar cadenas de peso molecular 
considerable. La terminación por su parte, puede llevarse a cabo mediante la combinación de 
cadenas que porten un radical en su extremo (recombinación), formando así una cadena cuyo 
tamaño será la sumatoria de los tamaños individuales de las cadenas que se combinaron, o 
bien, que una cadena transfiera un átomo de hidrógeno a otra cadena polimérica en 
crecimiento resultando en dos cadenas poliméricas (desproporcionación)15,16. Cuando la 
polimerización consiste en la participación de más de un monómero se denomina 
copolimerización y en ocasiones se llevan a cabo polimerizaciones multi-monómero para 
“combinar” distintas propiedades de éstos, tal es el caso de la mayoría de las resinas acrílicas 
destinadas al mercado de los recubrimientos. 
 
2.3.2.1 Polimerización en solución mediante el proceso semi-continuo 
 
En lo que concierne a la preparación de las resinas acrílicas a nivel industrial, típicamente se 
recurre a un proceso denominado polimerización en solución semi-continuo, el cual consiste 
en el suministro de los monómeros a una velocidad controlada hacia el reactor, el cual 
contiene solvente a temperatura elevada (generalmente mayor a 120°C, hasta llegar a reflujo) 
y está sometido a un flujo de nitrógeno para eliminar el oxígeno atmosférico y evitar así que 
éste interfiera con la polimerización (ver Figura 4). Es importante mencionar que el iniciadorpuede ser agregado junto con los monómeros, en el solvente o repartirse entre éstos. Se 
prefiere este tipo de proceso de obtención ya que soslaya los riesgos relacionados con las 
altas temperaturas generadas durante la polimerización radicálica (reacciones exotérmicas). 
Asimismo, se ha reportado que puede controlarse la composición final del copolímero 
resultante, lo cual es de suma importancia en este tipo de materiales. También cabe señalar 
que este proceso no conlleva operaciones adicionales tales como: purificación de resina o 
extracción con solvente, por lo que el producto puede ser comercializado prácticamente de 
inmediato17. 
 
 
 
19 
 
El control de los parámetros de proceso y formulación son fundamentales para la 
obtención de copolímeros homogéneos desde el punto de vista de composición y peso 
molecular, lo cual consecuentemente dirigirá a materiales con propiedades uniformes y, aún 
más importante, se logrará la reproducibilidad a escala industrial. En este contexto, en las 
siguientes secciones se detallarán los principales parámetros que tienen un fuerte impacto en 
la cinética y, por ende, en las características de las resinas acrílicas con potencial uso como 
recubrimientos. 
 
 
 
Figura 4. Esquema de un sistema para una polimerización en solución semi-continuo 
 
2.3.2.2 Efecto de los parámetros de proceso y formulación sobre las propiedades físico-
químicas de las resinas acrílicas. 
 
La mayor parte de las investigaciones relacionadas con este tópico han sido publicadas por 
un grupo reducido de investigadores quienes han enfocado sus esfuerzos a estudiar la 
influencia de la estrategia de alimentación de monómeros, temperatura de reacción, tipo y 
número de monómeros, tipo y concentración de iniciador y solvente. Otro tópico de interés, 
ha sido el establecimiento de modelos predictivos de la copolimerización de sistemas multi-
monómero, mediante el cual se obtienen datos importantes relacionados con la cinética y 
propiedades físico-químicas del copolímero resultante. 
 
 
 
20 
 
a) Estrategia de alimentación de monómeros 
 
Como se mencionó anteriormente, las resinas acrílicas se sintetizan a partir de la combinación 
de distintos monómeros base acrilato, siendo en algunos casos el número superior a cuatro. 
En virtud de que las moléculas de cada monómero se incorporan a la cadena del copolímero 
a distinta velocidad (diferentes relaciones de reactividad), durante el transcurso de la 
polimerización se puede producir una marcada diferencia entre la composición de la mezcla 
de monómeros alimentada al reactor y la composición del copolímero obtenido. Por este 
motivo, se ha recurrido a diversas estrategias de alimentación de monómeros a fin de 
propiciar una composición homogénea del copolímero, cada una de ellas se basa en mantener 
una proporción constante/deseada de cada monómero, y se enlistan a continuación: 
 
1) La totalidad del monómero menos reactivo y una cantidad suficiente de monómero 
más reactivo (para dar una composición deseada en el copolímero) son adicionados 
al reactor a tiempo cero. Posteriormente, únicamente el monómero más reactivo es 
alimentado al reactor a una velocidad variable a fin de mantener una proporción de 
monómeros constante a lo largo del tiempo/conversión. 
2) Una proporción fija de los monómeros es alimentada al reactor a tiempo cero 
(composición esperada del copolímero). En seguida, los monómeros se alimentan a 
una velocidad variable para mantener su concentración constante. 
3) Cada monómero se alimenta al reactor separadamente a una velocidad exacta a su 
velocidad de consumo (propagación), manteniendo así una concentración constante 
de cada monómero. 
 
Tomando en cuenta las estrategias de adición de los monómeros, en general, éstas están en 
función de la velocidad de propagación y se puede recurrir a alguna variación buscando 
cumplir este criterio. A escala industrial es difícil y poco rentable contar con alimentadores 
individuales, más aún en el caso de las resinas que tienen en su formulación más de 2 
monómeros, por ende, se han llevado a cabo estudios teóricos los cuales indican que cuando 
la diferencia de relaciones de reactividades es mínima, éstos pueden ser alimentados en 
conjunto y a una velocidad constante sin que haya repercusiones considerables en la 
 
 
21 
 
composición deseada del copolímero. No obstante, cada sistema debe ser estudiado 
metódicamente, puesto que si bien la mezcla de monómeros es alimentada con cierta 
composición, al momento que la porción de monómeros entra al reactor pueden darse 
variaciones de concentración infinitesimales, provocando así una desviación en la 
composición del copolímero resultante18. 
 
b) Temperatura de reacción 
 
En general, se ha reportado que la temperatura es directamente proporcional a la velocidad 
de (co)polimerización puesto que se promueve una mayor disociación del iniciador y, por 
ende, se forman más radicales que pueden iniciar la polimerización. A una misma 
concentración de monómero, el incremento en el número de radicales dirige a una 
disminución del tamaño de las cadenas, es decir, del peso molecular. En el caso de las 
polimerizaciones para obtener resinas acrílicas, dado que se involucran varios monómeros y 
que las temperaturas de reacción son elevadas, puede tener lugar una serie de reacciones que 
repercuten en el comportamiento cinético de la reacción y las propiedades fisicoquímicas. 
Entre las reacciones más recurrentes se pueden mencionar las siguientes: 
 
1) Depropagación: como su nombre lo indica, se trata de la reacción inversa a la 
propagación, es decir, se generan moléculas de monómero a partir de la cadena 
polimérica en crecimiento19. 
2) Transferencia inter-molecular: consiste en la transferencia de un átomo de hidrógeno 
de una molécula presente en el sistema de reacción hacia la cadena polimérica en 
crecimiento. 
3) Transferencia intra-molecular: el radical en el extremo de la cadena polimérica en 
crecimiento abstrae un átomo de hidrógeno localizado en átomos de carbono de su 
misma cadena, típicamente a 4-5 carbonos adyacentes al carbono que porta el radical. 
 
Las tres reacciones reducen en mayor o menor grado el peso molecular, la velocidad de 
polimerización e inducen variaciones en la composición del copolímero resultante. En el caso 
de la reacción de depropagación, ésta ocurre a temperaturas superiores a 200°C para la 
 
 
22 
 
mayoría de los acrilatos, mientras que para el estireno se favorece a temperaturas mayores 
que 300°C. No obstante, el empleo de monómeros diferentes puede disminuir esa 
temperatura crítica, favoreciendo así la depropagación. Así, se ha reportado que si bien el 
estireno y los acrilatos no sufren depropagación significativa, al ser copolimerizados con 
metacrilatos, la posibilidad de depropagación se incrementa considerablemente debido a un 
“mayor orden” en el sistema por restricciones de movimiento de la cadena, atribuidas al 
grupo metilo, causando un impacto significativo en la energía libre de Gibbs hacia valores 
tendientes a cero15,16,20,21. 
En lo que se refiere a las reacciones de transferencia intra- e intermolecular, éstas 
dirigen a la formación de cadenas poliméricas con un radical terciario más estable, lo cual 
disminuye la velocidad de polimerización significativamente. Si bien un incremento en la 
temperatura de polimerizaciones donde se involucran acrilatos no conduce a la 
depropagación, sí puede originar reacciones de transferencia intramolecular al polímero 
(denominado como backbiting), provocando así la formación de ramificaciones de las 
cadenas poliméricas, que eventualmente repercutirán en el comportamiento reológico de las 
resinas obtenidas22. 
Por otro lado, hay evidencias de que la relación de reactividad puede verse afectada 
por la temperatura de reacción, por lo que la composición del copolímero puede diferir 
considerablemente.Por ejemplo, en el caso de la copolimerización del acrilato de butilo (BA) 
con metacrilato de metilo (MMA), la temperatura tiene un efecto prácticamente 
imperceptible en la relación de reactividad del BA puesto que su valor es de 0.37 a 60°C, y 
se mantiene prácticamente constante a 80, 100 y 120°C, únicamente hay un ligero incremento 
cuando la temperatura se eleva hasta 140°C (relación de reactividad = 0.42). Contrariamente, 
el MMA resulta ser mucho más sensible al incremento de la temperatura dado que la relación 
de reactividad se reduce proporcionalmente con la temperatura pasando de 2.2 a 60°C hasta 
1.6 a 140°C23. Por su parte, Sahloul reportó que la variación de la reactividad del estireno 
con ácido metacrílico (MAA) o acrilato de etilo (EA) es insignificante conforme se 
incrementa la temperatura, mientras que las reactividades de MAA y EA exhiben ligeras 
variaciones que eventualmente causan desviaciones de la composición del copolímero 
resultante24,25. 
 
 
 
23 
 
c) Solvente 
Otro factor a considerar cuando se llevan a cabo polimerizaciones de monómeros acrílicos 
en solución, es la naturaleza química del solvente, ya que ésta puede provocar diversos 
cambios en el comportamiento cinético y composición del copolímero que se pretenda 
sintetizar. En este sentido, Dubé comprobó que la presencia de tolueno induce reacciones de 
transferencia durante la copolimerización de BA y MMA en un intervalo de temperatura 
entre 90 y 140°C, disminuyendo así el peso molecular del copolímero. A pesar de esto, la 
composición del copolímero no fue afectada para las fracciones mol de BA estudiadas (0.148, 
0.255 y 0.439)26. 
Las interacciones que pueden establecerse entre el solvente y monómero/cadena en 
crecimiento juegan un papel preponderante en la síntesis de copolímeros. Así, Sahloul et al. 
demostraron que los valores de relación de reactividad para el estireno y acrilato de etilo se 
mantienen sin cambios cuando la polimerización se lleva a cabo en masa o en presencia de 
p-xileno o m-xileno al 30 o 60%. Sin embargo, la polimerización en m-xileno (60%) a 130°C 
propicia una mayor incorporación de estireno a la cadena polimérica, es decir, la relación de 
reactividad se disminuye. Los autores atribuyeron dicho comportamiento a que el m-xileno 
no tiene fuertes interacciones para formar enlaces de hidrógeno con los segmentos de estireno 
en el copolímero mientras que ocurre lo contrario con el p-xileno, debido a que éste tiene un 
tamaño molecular y forma más pequeña que el m-xileno25. 
Para el caso de la copolimerización de estireno con ácido metacrílico, Sahloul 
evidenció que la presencia de solvente no polar (m-xileno) tiene un fuerte efecto sobre la 
preferencia de incorporación de los monómeros a la cadena polimérica. La copolimerización 
en dicho solvente propicia que el ácido metacrílico se incorpore con mayor facilidad a la 
cadena polimérica en crecimiento, por lo que se producirá un copolímero rico en dicho 
monómero24. 
Recientemente, el grupo de investigación de Robin Hutchinson ha enfocado sus 
esfuerzos en dilucidar la influencia del solvente en la copolimerización de distintos acrilatos 
alquílicos e hidroxiacrilatos, en específico el 2-hidroxietil-metacrilato y 2-hidroxietil-
acrilato. En dichos estudios se ha demostrado que los solventes que forman puentes de 
hidrógeno con el grupo hidroxilo de los monómeros hidroxialquil-acrilatos, dirigen a una 
 
 
24 
 
reducción de la velocidad de polimerización y un descenso en la cantidad de monómero 
incorporado en la cadena polimérica27,28. 
 
d) Iniciador 
El efecto del iniciador sobre la polimerización es quizá una de las variables más estudiadas 
y con mayor repercusión en las propiedades físico-químicas de la extensa familia de 
polímeros derivados de la polimerización vía radicales libres. En el caso específico de las 
resinas acrílicas, éstas generalmente se sintetizan empleando un iniciador de tipo azo o 
peroxídico. Los primeros han sido utilizados para la polimerización de acrilatos a 
temperaturas menores que 120°C, típicamente 60-80°C. Uno de los iniciadores del tipo azo 
más ampliamente estudiados a baja temperatura es el azobis-isobutironitrilo (AIBN). Los 
reportes sobre este iniciador han sido enfocados fundamentalmente a la determinación de la 
velocidad de polimerización global y determinación de relaciones de reactividad de 
monómeros. Desafortunadamente, los estudios mencionados han sido llevados a cabo 
solamente para polimerizaciones a bajas conversiones, generalmente menores a 10% por lo 
que resulta difícil una extrapolación a escala industrial23,29–32. 
En el caso de los iniciadores peroxídicos, éstos son comúnmente utilizados a 
temperaturas superiores a 120°C y las publicaciones más relevantes han abordado el efecto 
de la concentración de iniciador sobre la cinética de polimerización así como la 
determinación de las propiedades físico-químicas de las resinas resultantes. McManus et al. 
reportaron la polimerización de un sistema ternario consistente en BA, MMA y α-
metilestireno empleando peróxido de di-terbutilo. La polimerización exhibió un 
comportamiento cinético clásico en función de la concentración de iniciador (0.5-5%) y 
temperatura (115-140°C), es decir, la polimerización se aceleró incrementando cualquiera de 
los dos parámetros con la consecuente caída del peso molecular. Algunos otros peróxidos 
tales como peroxibenzoato de terbutilo, peróxido de di-terbutilo, peroxiacetato de terbutilo 
han sido probados en sistemas consistentes de dos monómeros acrílicos con 
comportamientos cinéticos típicos24,25,33,34. 
 
 
 
 
25 
 
2.3.3 Resinas acrílicas con monómeros bio-basados 
 
El desarrollo de polímeros a partir de fuentes renovables es una plataforma prometedora para 
producir nuevos materiales con propiedades industrialmente viables y un impacto ambiental 
positivo. Sin embargo, solo una pequeña parte (menos del 5%) de los polímeros a partir de 
fuentes renovables se utiliza en el mercado comercial, en gran parte; debido a su alto costo y 
bajo rendimiento. Para mejorar el balance costo-rendimiento de los polímeros a partir de 
fuentes renovables, se están considerando varias estrategias de exploración, incluida la 
síntesis de nuevos monómeros y control de la polimerización, a un nivel similar al de los 
monómeros a base de petróleo y sus respectivos polímeros35. 
Recientemente ha surgido una clase de resinas acrílicas conteniendo monómeros bio-
basados, los cuales portan cadenas de ácidos grasos (6-20 átomos de carbono, cadenas 
saturadas e insaturadas) y exhiben características que pudieran resultar de interés para la 
industria dedicada a la producción de resinas: 
 
i) La producción de monómeros con cadenas de ácidos grasos puede llevarse a cabo 
a través de la utilización de fuentes renovables, específicamente de triglicéridos 
de origen animal o vegetal, de ahí que se denominen monómeros bio-basados. 
ii) La presencia de dobles enlaces carbono-carbono en algunos ácidos grasos 
favorece la reticulación auto-oxidativa resultando en un incremento significativo 
de la resistencia química y mecánica de los recubrimientos. 
iii) Las cadenas hidrocarbonadas largas como grupo sustituyente en la cadena del 
homo- o copolímero acrílico pudiera favorecer la compatibilidad con resinas 
alquidálicas, las cuales como se describió en la sección 2.2, son ampliamente 
utilizadas como recubrimiento arquitectónico con propiedades inferiores de 
secado, resistencia a hidrólisis, pero económicamente asequibles, por lo que este 
tipo de mezclas representan un sistema sinérgico con alto potencial de explotación 
comercial. 
 
La mayoría de los artículos científicos o patentes se enfocan en la síntesis de monómeros bio-
basados y su correspondiente homo- y copolimerización, esta última limitada principalmente 
 
 
26 
 
al estireno (St), metacrilato de metilo (MMA) y acetato de vinilo (VAc).A continuación se 
analizarán a más detalle algunas de estas publicaciones. 
Entre las publicaciones más relevantes sobre la síntesis de monómeros bio-basados 
se encuentran los trabajos de La Scala et al.36,37 en los cuales describen la producción de 
resinas vinil-éster (VER) conteniendo monómeros modificados con cadenas de ácidos grasos 
tales como: ácido láurico, esteárico, oleico y linoleico a partir de metacrilato de glicidilo, así 
como el ácido hexanoico metacrilado. Los monómeros de ácidos grasos metacrilados (MFA) 
son candidatos ideales debido a su baja volatilidad pudiendo así obtener resinas de bajo 
contenido de compuestos volátiles (VOCs) y contaminantes peligrosos para el aire (HAPs). 
El trabajo mostró que la viscosidad varió desde 700 - 2,000 cP, que es considerablemente 
más alta que las VER/estireno (100 cP). La disminución de la cadena a base de ácidos grasos 
de 18 a 12 átomos de carbono aumentó la temperatura de transición vítrea (Tg) en 20°C, 
mientras que se redujo la viscosidad de la resina de 2,500 a 1,000 cP. Sin embargo, 
descubrieron que los sitios de insaturación residual en la cadena de ácido graso disminuyen 
la velocidad de curado de las resinas. En cuanto a las mezclas ternarias de monómeros VER, 
estireno y MFA, se demostró que se reduce significativamente la viscosidad de la resina a 
niveles comparables con resinas comerciales. Adicionalmente, los materiales 
manufacturados conteniendo fibra de vidrio y sujetas a un proceso de curado, exhibieron 
propiedades aptas para productos aplicables en piezas automotrices. 
Por su parte, Cho et al.38 estudiaron ampliamente el uso de enzimas para la síntesis 
del monómero acrílico 2-(acriloiloxi)etiloleato (AEO) a partir del acrilato de 2-hidroxietilo 
(HEA) con oleato de metilo (MO) (derivado del aceite de linaza). Los autores evaluaron el 
efecto del tipo y cantidad de enzima, temperatura de reacción, actividad enzimática en medio 
acuoso y relación molar HEA/MO sobre la obtención del AEO. El monómero resultante fue 
polimerizado vía radicales libres usando peróxido de benzoílo (BPO) como iniciador (ver 
Figura 5), produciendo polímeros con peso molecular promedio en número (���) de 20,000 
hasta 30,000 g/mol. Por otro lado, la polimerización del monómero modificado con ácido 
graso en presencia de metacrilato de metilo resultó en copolímeros de ��� ca. 20,000-25,000 
g/mol, cuya composición difiere de la relación de monómeros que se alimentó, lo que se 
atribuyó a cuestiones estéricas. Los recubrimientos resultantes exhibieron buenas 
propiedades mecánicas y resistencia a solventes aromáticos. 
 
 
27 
 
 
 
 
Figura 5. Trans-esterificación del HEA y MO usando lipasa y su polimerización38 
 
Barbosa et al.39 incorporaron pequeñas cantidades (5%) de un derivado acrílico de ácido 
graso conjugado (AcFAD) a una resina acrílica comercial para evaluar su potencial como 
agente coalescente reactivo en formulaciones de resina acrílica a base de agua en términos 
de tiempos de secado, temperaturas de formación de película mínima y resistencia a 
solventes. La síntesis del monómero fue vía esterificación de ácidos grasos conjugados 
(CFA) con etilenglicol, seguido de una reacción con cloruro de acriloílo (Figura 6). Estos 
investigadores observaron una mejora significativa cuando se añadió AcFAD a la resina 
acrílica, debido a la reticulación de dobles enlaces conjugados tras la exposición al oxígeno 
 
 
28 
 
atmosférico (curado oxidativo). La reticulación alcanzada promovió la resistencia a solventes 
(xileno y acetona), incrementándose a los 28 días posteriores a la aplicación. Asimismo, los 
autores demostraron que la polimerización (en solución o emulsión) de los monómeros con 
cadenas derivadas de ácidos grasos insaturados en presencia de otros monómeros de interés 
comercial (MMA y VAc) produce resinas proclives a formar recubrimientos con mayor 
resistencia a solventes que al usar dicho monómero como aditivo. 
 
 
Figura 6. Reacciones involucradas en el proceso de síntesis de AcFAD39 
 
El mismo grupo de investigación40 evaluó el uso de ésteres de ácidos grasos alílicos tales 
como el ácido palmítico y derivados de aceites vegetales (de soya y girasol) como agentes 
coalescentes reactivos (diluyente que luego reacciona) en un sistema de látex acrílico 
comercial. Los derivados de ácidos grasos alílicos (AFAD) de aceites vegetales se 
sintetizaron en dos etapas. Mediante diferentes técnicas de análisis confirmaron la presencia 
de dobles enlaces conjugados en la cadena alifática, lo cual fue determinante para el 
mecanismo de secado de látex auto-oxidativo propuesto. Se evaluaron la temperatura mínima 
de formación de película (MFFT), temperatura de transición vítrea (Tg), el tiempo de secado 
y la resistencia a disolventes (xileno y acetona). Los resultados mostraron que, cuando se 
mezcla el AFAD con un látex acrílico comercial, se tiene un efecto notable en la temperatura 
mínima de formación de película, disminuyéndola de 15 a 0°C. Los AFAD tienen, por lo 
tanto, un interés potencial como aditivos no volátiles en recubrimientos a base de agua, 
actuando como agentes coalescentes y agentes reticulantes auto-oxidativos, contribuyendo a 
minimizar el uso de agentes volátiles, con beneficios ambientales. 
 
 
29 
 
En ese mismo año, Barbosa et al.41 evaluaron el derivado acrílico de ácido graso 
(AcFAD), mostrado en la Figura 8, como comonómero para la promoción de la curación 
oxidativa en látex a base de agua. El AcFAD se homopolimerizó utilizando tolueno como 
disolvente y copolimerizó, mediante un proceso en emulsión; con metacrilato de metilo, 
acrilato de butilo y ácido acrílico. Las reacciones de entrecruzamiento implicaron tanto el 
doble enlace acrílico terminal como los dobles enlaces conjugados de la cadena alifática. En 
comparación con un látex acrílico de referencia, los resultados obtenidos después de la 
incorporación de AcFAD mostraron un aumento dependiente del tiempo en el contenido de 
gel y en la resistencia a los disolventes (xileno y propanona) de las películas secas. Estos 
fueron atribuidos a la cura oxidativa y a la auto-reticulación subsiguiente del polímero 
acrílico. Además, la reducción en la temperatura mínima de formación de película evidenció 
que AcFAD tiene un efecto de plastificación interna durante la formación de la película. Por 
lo anterior, la incorporación de este comonómero en formulaciones de aglutinantes de pintura 
acrílica constituye una alternativa prometedora al uso de agentes coalescentes volátiles. 
 
Por otro lado, la obtención de polímeros portadores de cadenas de ácido graso también ha 
sido llevada a cabo mediante polimerización radicálica controlada, tal es el caso de lo 
reportado por Çayli et al.42 quienes sintetizaron monómeros metacrílicos modificados con 
cadenas de ácidos grasos de 10 a 18 átomos de carbono, utilizando CuCl/N,N,N’,N’,N’’-
penta-(metildietilentriamina) (PMDETA)/cloruro de tri(caprililmetilamonio) (Aliquat®336) 
como sistema catalítico y 2-bromoisobutirato de etilo (EBIB) como iniciador, mediante 
polimerización radicálica por transferencia de átomo (ATRP) (Figura 7). Se evaluó la 
concentración de ligando, Aliquat®336 y CuCl sobre el control de la polimerización y las 
conversiones alcanzadas. Encontraron que una relación molar de EBIB/CuCl 
/Ligando/Aliquat®336 de 1: 1: 3: 1 proporcionó las mayores conversiones de metacrilato de 
laurilo (LMA, C12) (del orden del 90%) y el mejor control de las polimerizaciones, con 
polímeros de alto peso molecular y distribuciones de peso molecular estrechas. Asimismo, 
se prepararon diferentes monómeros metacrílicos a partir de alcoholes grasos (cáprico, 
mirístico, palmítico, esteárico) y sus correspondientes homopolímeros, donde los polímeros 
resultantes tuvieron valores de ��� del orden de 27,000 a 40,000 g/mol con Рangostas de 
ca. 1.2, excepto para el monómero metacrilato de estearilo(C18) que exhibió una Ð de 2.2, 
 
 
30 
 
atribuida a una heterogeneidad en las fases del sistema puesto que la temperatura de 
polimerización fue más baja que la temperatura de fusión del monómero provocando que éste 
precipitara. Las propiedades térmicas de estos polímeros presentaron un incremento del 
punto de fusión (Tm) al aumentar la longitud de la cadena alquílica de los monómeros. 
 
 
Figura 7. Síntesis del PLMA por ATRP42 
 
Por su parte, Maiti et al.43 reportan la Polimerización por Adición, Fragmentación y 
Transferencia reversible (RAFT por sus siglas en inglés) para la síntesis de homo- y 
copolímeros conteniendo monómeros acrílicos derivados de ácidos grasos (octanoico, 
decanoico, láurico, mirístico, palmítico y esteárico) por esterificación de metacrilato de 2-
hidroxietilo (HEMA) en presencia de un iniciador de radicales libres como el 2,2’-azobis-
isobutironitrilo (AIBN) a 70°C en tetrahidrofurano (THF) y ácido 4-ciano-4-
(dodecilsulfaniltiocarbonil) sulfanilpentanoico (CDP) como agente de transferencia de 
cadena (CTA) (Figura 8). La conversión de monómero fue superior al 75% generando 
polímeros con ��� de 12,000 a 20,000 g/mol (valores muy cercanos a los teóricos) y cuya 
polidispersidad fue ca. 1.15. El carácter viviente de los polímeros resultantes fue evaluado 
mediante su uso como macro-agentes de transferencia de cadena frente a monómero 
adicional o metacrilato de polietilenglicol, obteniendo así extensión de cadena del 
homopolímero o copolímeros en bloques, respectivamente. Además, los autores analizaron 
las correspondientes estabilidades térmicas y transiciones de fase mediante TGA y DSC, 
respectivamente, demostrando que los homopolímeros portando ácidos grasos de 14 a 18 
átomos de carbono exhibieron tendencia a cristalizar, solubilizar y que la longitud de la 
cadena hidrocarbonada es proporcional a la temperatura de fusión. 
 
 
 
31 
 
 
Figura 8. Síntesis de polímeros metacrílicos modificados conteniendo cadena de ácido graso por 
polimerización RAFT43 
 
El grupo de investigación liderado por Voronov ha incursionado en la síntesis de monómeros 
modificados con ácidos grasos a partir de N-hidroxietilacrilamida y triglicéridos de aceites 
vegetales (soya, girasol, oliva y linaza). De igual forma, han obtenido homo- y copolímeros 
conteniendo monómeros convencionales (MMA, St, y VAc) y monómeros bio-basados 
mediante polimerización vía radicales libres. Entre las principales aportaciones de dicho 
grupo destacan las relacionadas a la cinética de polimerización. Los autores concluyeron que 
la velocidad de polimerización tiene una proporcionalidad inversa al número de 
insaturaciones de los ácidos grasos presentes en el aceite precursor, siendo el monómero 
derivado del aceite de oliva el que polimeriza más rápidamente. Dicho fenómeno fue 
atribuido a reacciones de transferencia degradativa promovida por los hidrógenos alílicos de 
la cadena de ácido graso, disminuyendo drásticamente el peso molecular ��� (de 25,000 a 
11,000 g/mol), pero sin afectación significativa en el número de insaturaciones, lo cual es de 
suma importancia ya que éstos participan en la reticulación del recubrimiento polimérico35,44. 
Voronov et al. también llevaron a cabo la copolimerización por radicales libres para 
la síntesis de un látex, a través del proceso de emulsión, de St, MMA o VAc en presencia de 
monómeros modificados con cadenas de ácidos grasos (soya, girasol, linaza y oliva). 
Determinaron las relaciones de reactividad de cada par de monómeros las cuales sirvieron 
OH
O
n
DCC, DMAP
O
O
OH
O
O
O
O
HEMA
FAMA
Ácido Graso
COOH
NC
S
O
O
O
O
z
S
m
PFAMA
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
(Ácido Caprílico)
(Ácido Cáprico)
(Ácido Láurico)
(Ácido Mirístico)
(Ácido Palmítico)
(Ácido Esteárico)
Recursos 
Renovables
 
 
32 
 
para predecir la composición del copolímero mediante la ecuación de Mayo-Lewis, 
ajustándose a los datos experimentales. Para el caso del estireno, la presencia de hasta 20% 
en peso de monómeros modificados con aceite de soya y oliva en la alimentación inicial, 
evidenció que el orden de reacción no dependió del grado de insaturación de los monómeros 
basados en aceite vegetal. Sin embargo, con base en el tamaño y el número de partículas de 
látex obtenidas experimentalmente, observaron un modo mixto de nucleación (tanto micelar 
como homogéneo), lo cual puede explicarse por las posibles propiedades tensoactivas de las 
moléculas monoméricas basadas en aceite vegetal que contienen como "cabeza" 
acriloilamino que es polar, CH2=CH-C(O)-NH- y una "cola" hidrófoba, C17. El ��� de los 
copolímeros de látex estuvo en el intervalo de 120,000-380,000 g/mol. Es importante hacer 
notar que la investigación también abarcó la producción de látex basados en copolímeros de 
monómeros con cadenas de ácido graso y MMA o VAc, obteniendo ��� desde 20,000 hasta 
150,000 g/mol, los cuales disminuyen al aumentar el grado de insaturación en los 
monómeros. En cuanto a la evaluación del desempeño mecánico y resistencia química de las 
películas resultantes, los autores evidenciaron que el monómero con cadenas de ácido graso 
incrementa la tenacidad del polímero acrílico resultante (elongación a la ruptura hasta 
aproximadamente 250%), mientras que para el caso del copolímero conteniendo VAc se 
incrementa la resistencia a la hidrólisis y proporciona hidrofobicidad a las películas de látex 
del polímero resultante. En cuanto al St, éste genera cierta flexibilidad y dureza sin embargo, 
para todos los casos ocurrió una disminución de la Tg (de 105 a 79°C en la copolimerización 
con MMA, de 30 a 11°C en la copolimerización con VAc y más de 40°C de diferencia para 
el St). Los resultados obtenidos indican claramente que los monómeros vinílicos con aceites 
vegetales pueden considerarse como buenos candidatos para la plastificación interna de 
materiales poliméricos a través de la reducción de las interacciones intermoleculares en 
copolímeros45,46. 
Por otra parte, Yuan et al.47 demostraron una estrategia viable para la transformación 
de aceites vegetales en monómeros y su polimerización. Específicamente, convirtieron 
triglicéridos en amidas grasas N-hidroxialquil con la ayuda de amino-alcoholes (Figura 9) a 
través de un proceso de amidación catalizada por una base suave con rendimientos cercanos 
al 100%. Estas amidas grasas se convirtieron adicionalmente, en una variedad de monómeros 
metacrílicos, monómeros cíclicos de norborneno y monómero de éter-imino. 
 
 
33 
 
Adicionalmente, los monómeros seleccionados se polimerizaron para producir polímeros que 
exhiben buenas propiedades, dependientes de la estructura. La estrategia desarrollada en el 
trabajo demuestra una ruta relativamente sencilla para la preparación de monómeros a partir 
de fuentes renovables y polímeros termoplásticos con propiedades específicas tales como: 
buena formación de película, Tg de 45 y 30°C, estabilidad térmica elevada (mayor a 320°C) 
y elongación a la ruptura superior a 140%, a partir de aceites vegetales. 
 
 
Figura 9. Derivatización de triglicéridos en amidas grasas N-hidroxialquil y sus monómeros 
correspondientes (TsCl: cloruro de p-toluenosulfonilo, TEA: trietilamina, DMAP: 4-
dimetilaminopiridina y mCPBA: ácido 3-cloroperbenzoico)47 
 
En el 2014, Moreno et al.48 obtuvieron nuevos materiales poliméricos mediante la 
polimerización en mini-emulsión de un monómero de ácido oleico metacrilado (MOA) y el 
α-metileno-γ-butirolactona (α-MBL) como se muestra en la Figura 10. Evaluaron el efecto 
de la incorporación de diferentes cantidades de α-MBL en la cinética y la microestructura del 
polímero. Asimismo, estimaron las relaciones de reactividad de los monómeros resultando 
ésta más baja para el α-MBL (rα-MBL = 0.49 y rMOA = 1.26), lo que condujo a un copolímero 
aleatorio moderadamente enriquecido con MOA al comienzo de la reacción. Las propiedades 
térmicasy mecánicas de los polímeros demuestran que al incorporar la lactona es posible 
producir copolímeros con un amplio intervalo de temperaturas de transición vítrea, con una 
 
 
34 
 
alta estabilidad térmica y propiedades mecánicas mejoradas. Este estudio proporcionó una 
nueva ruta amigable con el ambiente respecto a la preparación de látex polimérico de origen 
biológico con propiedades ajustables, que pueden ir desde recubrimientos hasta adhesivos. 
 
 
Figura 10. Copolimerización de α-metileno-γ-butirolactona y ácido oleico metacrilado48 
 
Por otra parte, los estudios sobre compatibilidad entre diferentes resinas acrílicas con resinas 
alquidálicas es un poco escaza, sin embargo el grupo de investigación de Nabuurs49 sintetizó 
híbridos alquidálico-acrílico polimerizando monómeros acrílicos en presencia de gotas 
alquidálicas coloidal. La presencia de gotas alquidálicas provocó un retraso en la 
polimerización debido a la deslocalización de radicales por transferencia hacia grupos 
insaturados de los ácidos grasos. Las propiedades de aplicación de los híbridos obtenidos (en 
una relación alquidálica/acrílica: 25/75, 50/50 y 75/25), se pueden variar cambiando la parte 
acrílica, la parte alquidálica o su proporción. Mediante la determinación de la MFFT, 
demostraron diferencias en cuanto a la homogeneidad de la película de los híbridos y de las 
mezclas de dispersiones acrílicas y emulsiones alquidálicas. Sin embargo, no pudieron 
determinar la microestructura de la mezcla alquidálica/poliacrilato, la cual presentó una 
formación de película pobre e incluso se agrietó luego de tres días. En algunos casos 
observaron comportamientos sinérgicos para el híbrido 25/75 (alquidálico/acrílico), el cual 
tuvo propiedades superiores (dureza del péndulo, brillo 20°/60°, apariencia de la película, 
resistencia de bloqueo y tiempos de secado) que la de sus correspondientes homopolímeros 
(acrílico y alquidálico). 
 
 
35 
 
 
En virtud de lo expuesto en esta sección de antecedentes, pueden hacerse las siguientes 
observaciones generales: 
 
1) En cuanto al estado del arte de las resinas acrílicas portadoras de ácidos grasos, éste 
es un tanto escaso y la mayoría de los trabajos se enfocan en la síntesis de monómeros 
bio-basados con su correspondiente homo- y/o copolimerización, esta última limitada 
al St, MMA y VAc. Por otro lado, el alcance de dichas publicaciones se limitó a un 
estudio básico de algunas propiedades de desempeño del recubrimiento sesgando las 
conclusiones acerca de la potencial aplicación de las resinas desarrolladas. 
2) A pesar de lo anterior, se ha evidenciado que las resinas acrílicas modificadas con 
cadenas hidrocarbonadas largas presentan ventajas significativas (alta estabilidad 
térmica, mayor resistencia a solventes y la posibilidad de disminuir el contenido de 
compuestos orgánicos volátiles) 
3) Hasta la fecha no ha habido algún reporte o investigación sobre la síntesis de 
poliacrilatos basados en monómeros metacrílicos bio-basados y convencionales 
mediante un proceso semi-continuo en solución a nivel laboratorio/industrial. 
4) Adicionalmente, el estudio de la compatibilidad de diferentes resinas acrílicas con 
resinas alquidálicas y su evaluación como recubrimientos no ha sido reportado. 
 
3. OBJETIVO GENERAL 
 
Como resultado de lo analizado en las secciones precedentes, este trabajo de investigación 
tiene como objetivo general obtener una serie de nuevas resinas mediante polimerización 
radicálica de monómeros metacrílicos convencionales (metacrilato de butilo y metacrilato 
de metilo) y monómeros que porten cadenas derivadas de ácidos grasos, denominados 
como monómeros bio-basados, cuya estructura macromolecular permita la compatibilidad 
con resinas alquidálicas para el desarrollo de recubrimientos en distintas aplicaciones. 
 
 
 
 
36 
 
3.1 Objetivos específicos 
 
 Sintetizar y caracterizar monómeros metacrílicos derivados de ácidos grasos. 
 Estudiar la evolución de la conversión de monómeros y peso molecular en la 
polimerización de monómeros metacrílicos convencionales (metacrilato de metilo y 
metacrilato de butilo) en presencia de diferentes proporciones de monómeros metacrílicos 
modificados con ácidos grasos (derivados de aceites vegetales). 
 Determinar las propiedades físico-químicas de las resinas acrílicas sintetizadas, 
fundamentalmente peso molecular y composición del copolímero. 
 Evaluar la capacidad de las resinas acrílicas para formar recubrimientos, así como 
determinar parámetros esenciales tales como tiempo de secado y propiedades mecánicas 
del recubrimiento formado. 
 Preparar mezclas de resinas acrílicas/alquidálicas en diferente proporción para su 
subsecuente evaluación como recubrimiento. 
 Comparar las resinas acrílicas como sistema individual y mezclas con resinas 
alquidálicas frente a una resina comercialmente disponible. 
 
4. HIPÓTESIS 
 
La copolimerización de monómeros metacrílicos conteniendo cadenas hidrocarbonadas 
largas (derivadas de ácidos grasos) con monómeros metacrílicos convencionales, generará 
resinas acrílicas con características físico-químicas (flexibilidad, adherencia, resistencia a 
solvente y apariencia óptima) iguales o superiores a la comercial (AC-7534 de Reacciones 
Químicas). 
Se favorecerá la compatibilidad de éstas con resinas alquidálicas de cadena media de aceite 
(50% de aceite) en proporciones mayores al 10/90 (acrílica/alquidálica). 
Como consecuencia de un aumento en la compatibilidad de ambas resinas, los recubrimientos 
derivados de éstas exhibirán propiedades mecánicas (flexibilidad y adherencia a sustratos), 
resistencia química a solvente y a la fotodegradación así como apariencia óptima, para su uso 
en distintas aplicaciones. 
 
 
37 
 
5. CONTRIBUCIÓN CIENTÍFICA DEL TEMA A DESARROLLAR 
 
Como se describió en la sección de Introducción, las resinas acrílicas portadoras de 
cadenas hidrocarbonadas largas presentan un alto potencial de aplicación como 
recubrimientos dada la reticulación auto-oxidativa que pudieran desarrollar. Sin embargo, 
las resinas actuales se basan en sistemas multi-monómero que dan lugar a copolímeros con 
propiedades balanceadas tanto en fase líquida (solución) como sólida (recubrimiento). En 
este contexto, la presente propuesta contribuirá, desde el punto de vista científico, con el 
estudio de la copolimerización de sistemas ternarios de monómeros metacrílicos 
convencionales y monómeros bio-basados vía radicales libres, en un proceso semi-
continuo. 
En cuanto a la contribución tecnológica, este proyecto aportará nuevas resinas acrílicas 
con capacidad de formar recubrimientos resistentes a químicos que comúnmente los atacan 
(solventes aromáticos, cetonas y agua). Adicionalmente, se desarrollarán sistemas duales 
de resinas alquidálica/acrílica que exhiban propiedades sinérgicas y con alto potencial en 
el mercado de recubrimientos. 
 
6. METODOLOGÍA 
 
En base a los objetivos general y específicos de esta propuesta, se ha planteado la siguiente 
metodología experimental (Figura 11): 
 
 
Figura 11. Esquema experimental propuesto para la obtención de resinas acrílicas conteniendo 
monómeros bio-basados y sistema dual resina acrílica/resina alquidálica 
1
Síntesis y caracterización
de monómeros bio-
basados a partir del:
ácido oleico, ácido
linoleico y TOFA
2 Síntesis y caracterización
de resinas acrílicas con
monóme ros bio-basados
(comercial y sintetizados)
3 Evaluación de
propiedades físicas de
las resinas acrílicas
seleccionadas
Selección de las mejores resinas 
en cuanto a: conversión, peso 
molecular y composición
4 Preparación y evaluación
de mezclas de resina
acrílica con resina
alquidal
En fase líquida y fase sólida
 
 
38 
 
6.1 Etapa 1: Síntesis y caracterización de monómeros metacrílicos modificados con 
ácidos grasos 
 
Materiales: 
Ácido oleico (OA, 95.8%), ácido linoleico (LLA, 95.5%) y ácidos grasos deaceite de sebo 
conocido como TOFA por sus siglas en inglés (Tall Oil Fatty Acid, 99.9%) cuya composición 
de ácidos es: 46% oleico, 41% linoleico, 3% linolénico y 2% de otros ácidos, provenientes 
de KEMCARE; metacrilato de glicidilo (GMA, 99.0%), cloruro de bencil trietil amonio 
(CBTA, 98.0%) de Akzo Nobel, 2-metil hidroquinona (toluhidroquinona, 99.9%) de Aceto 
Corp, solución de KOH 0.102 N y solución alcohólica (50/50 v/v isopropanol/xileno) de 
fenolftaleína a 0.1% p/p. Todos los reactivos se utilizaron sin purificar. 
Caracterización: 
Espectrofotómetro Infrarrojo de Transformada de Fourier (FTIR), modelo Frontier, marca 
Perkin Elmer, con dispositivo de Reflectancia Total Atenuada (ATR). Espectrómetro de 
Resonancia Magnética Nuclear de protón (1H RMN) marca Bruker de 400 MHz con sonda 
criogénica empleando CDCl3 (cloroformo deuterado) como solvente. Cromatógrafo de 
Permeación en Gel (GPC), modelo serie 200, marca Perkin Elmer, columna 10�m MIXED-
B, estándar de poliestireno, empleando THF (tetrahidrofurano) como solvente. 
Metodología empleada para la síntesis de monómeros metacrílicos modificados con 
ácidos grasos: 
La síntesis de los monómeros estuvo basada en la metodología reportada por Li et al.50 y se 
consideró el acervo tecnológico de Reacciones Químicas para la apertura de resinas epóxicas; 
en este caso se hizo reaccionar una cantidad estequiométrica de cada ácido graso (OA, LLA 
y TOFA) con GMA. En un reactor de vidrio de 2 L con cuatro bocas, se introdujeron 282 g 
de ácido bajo agitación mecánica, flujo de nitrógeno (0.014 m3/min), con medición de 
temperatura y condensador de reflujo. El ácido graso se calentó a 110°C, se añadieron 0.84 
g (0.20% p/p) de cloruro de bencil trietil amonio (CBTA) y 0.11 g de toluhidroquinona 
(0.03% p/p) y luego se adicionaron 142 g de GMA durante un periodo de 2 h. La mezcla se 
mantuvo a 110°C hasta obtener un número ácido (NA) menor a 11 mgKOH/g muestra, lo 
cual corresponde a un rendimiento mayor al 92%. El NA es la cantidad de KOH, expresada 
 
 
39 
 
en mililitros de hidróxido de potasio que se requiere para neutralizar todos los componentes 
ácidos presentes en un gramo de muestra y se determina con la ecuación 2: 
�� =
������� �� ���∗���������� ���∗���� ����������� ���
���� �������
 Ec. (2) 
La conversión o rendimiento de la reacción se calculó mediante la ecuación 4, 
respectivamente: 
% Ácido final (sin reaccionar) = 
�� ∗�� Á����∗������∗���
���� ∗ �� ���
 Ec. (3) 
% ��������ó� =
% Á���� ��������% Á���� ����� 
% Á���� �������
∗ 100 Ec. (4) 
A continuación, se presenta la ruta de síntesis general de monómeros modificados con ácidos 
grasos para formar el monómero metacrílico modificado respectivo. 
 
Figura 12. Ruta general de síntesis de monómeros modificados con ácidos grasos 
 
6.2 Etapa 2. Síntesis y caracterización de resinas acrílicas 
Materiales: 
Metacrilato de metilo (MMA, 99.0%) y metacrilato de butilo (BMA, 99.8%) de Evonik, 
ácido láurico metacrilado (LAM, 97.0%) disponible comercialmente por Dixie Chemicals, 
metacrilatos sintetizados en la etapa anterior: ácido oleico metacrilado (OAM, 92.6%), ácido 
linoleico metacrilado (LLAM, 92.3%), TOFA metacrilado (TOFAM, 92.3%); xileno 
(99.9%) de Total Petrochemical y peróxido de dicumilo (95.0%) de Akzo Nobel. Todos los 
reactivos se utilizaron sin purificar. 
R=
OA
Ácido graso GMA OAM, LLAM o TOFAM
110°C
Toluhidroq.
CBTA
LLA
 
 
40 
 
Caracterización: 
FTIR con ATR; GPC utilizando THF como solvente y 1H RMN empleando CDCl3 como 
solvente. 
Metodología empleada para la síntesis de resinas acrílicas: 
Se sintetizaron resinas acrílicas en solución, mediante la polimerización radicálica de 
metacrilatos, utilizando como solvente xileno y como iniciador peróxido de dicumilo en un 
proceso semi-continuo, con agitación constante, bajo flujo de nitrógeno durante 4 horas de 
reacción. Se hizo un estudio preliminar para determinar las condiciones de reacción óptimas 
en cuanto a temperatura, forma de agregar el iniciador (en el solvente contenido en el reactor 
o con los monómeros) y proporción de monómero bio-basado, a fin de obtener la mayor 
incorporación posible de este monómero en el terpolímero y conversiones altas (mayor al 
80%). 
Primeramente, se evaluaron las homopolimerizaciones de los monómeros bio-basados 
(LAM, OAM, LLAM y TOFAM), luego la copolimerización del MMA y BMA (en una 
relación en peso 75/25, respectivamente) y finalmente las terpolimerizaciones con diferentes 
proporciones (10 y 30% en peso) de monómeros bio-basados, a fin de estudiar el efecto de 
la presencia de insaturaciones sobre la polimerización y finalmente, en las propiedades físicas 
de los recubrimientos. 
El procedimiento general para la síntesis de resinas acrílicas fue el siguiente: 
a) En un reactor de vidrio con capacidad de 2 L se colocó 35% en peso de xileno (para 
producir 1 kg de resina en solución), bajo flujo de nitrógeno (0.01m3/min) y agitación 
de 100 rpm. El solvente se calentó hasta 135°C y luego se le adicionó 1.7% en peso 
de peróxido de dicumilo (el tiempo de vida media del iniciador en este solvente es: 1 
hora a 132°C). 
b) En un matraz de vidrio con capacidad de 1 L se colocó 65% en peso de (los) 
monómero(s). La mezcla de reacción se alimentó al reactor a una velocidad 
controlada de 3.6 g/min. Una vez terminada la adición, se dejó 1 hora más de reacción 
y finalmente se enfrió a 80°C con aire comprimido sobre el cuerpo del reactor para 
así trasvasarlo a otro recipiente. Los cálculos iniciales se hicieron para obtener un 
 
 
41 
 
65% en peso de polímero teórico (con base a lo reportado por algunas 
investigaciones33,51). 
c) Se extrajeron muestras a los 30, 60, 120 y 180 minutos, las cuales se analizaron 
mediante GPC/HPLC para determinar el porcentaje de polímero obtenido; dicha 
conversión global se calculó a través del área bajo la curva del polímero con respecto 
al valor teórico de polímero al final de la reacción (65%). Adicionalmente, a las 
muestras finales, se les determinó ��� y ���, así como la dispersidad (���/���) a través 
de GPC. 
 
A continuación, en la Figura 13 se muestra la reacción de terpolimerización del MMA, BMA 
y de los monómeros metacrílicos modificados según sea el caso: 
 
 
Figura 13. Esquema de reacción para la terpolimerización de MMA, BMA y monómeros metacrílicos 
modificados 
 
La serie de experimentos en lo referente a la copolímerización y a las terpolimerizaciones 
que se llevaron a cabo se desglosan en la Tabla 4. Con los experimentos propuestos se buscó 
estudiar, por un lado, el efecto de la naturaleza química del monómero bio-basado sobre la 
copolimerización del MMA con BMA y por otro, el efecto del monómero bio-basado sobre 
el desempeño del copolímero resultante como resina (fase líquida) y recubrimiento (fase 
sólida), cuyas evaluaciones se describen en la siguiente sección. 
 
R =
MMA BMA
LAM
OAM
LLAM
 
 
42 
 
Tabla 4. Experimentos de polimerización 
 
 
6.3 Etapa 3. Evaluación de propiedades de las resinas acrílicas obtenidas y de los 
correspondientes recubrimientos 
 
Las propiedades tanto en fase líquida como en fase sólida se evaluaron de acuerdo a las 
correspondientes normas ASTM. 
 
6.3.1 Propiedades físicas de la resina en solución 
 
 Viscosidad Gardner (ASTM D1545): consistió en determinar el tiempo que tarda una 
burbuja dentro de la resina en pasar a lo largo de un tubo de vidrio diseñado 
especialmente para la evaluación (denominado como tubo Gardner). Los tiempos se 
compararon contra tubos estándares conteniendo líquidos de distinta viscosidad a 25°C 
(se dejaron reposar por 15 min en baño con calentamiento controlado). Las claves para 
viscosidad Gardner van de la A (1-5) a la Z (1-10), donde la viscosidad se incrementa 
por cada letra y número. Esta medición se hizo al 50% en peso de dilución de