Advanced thermosets based on thiol-isocyanate chemistry

Abstract

En aquest treball, s'ha aprofitat la potencialitat dels termoestables de poli(tiouretà) (PTUs) partint amb l'estudi de la viabilitat de la reacció "tiol-isocianat" en condicions àcides i bàsiques. Utilitzant catalitzadors bàsics, la reacció és massa ràpida i el sistema difícil de processar. Així, vam proposar l'ús d'una base latent tèrmicament activada, per obtenir un control temporal i cinètic del procés de curat. A més, vam explorar el seu ús com a materials intel·ligents, gràcies a llurs transicions tèrmiques ben definides, que permeten ràpids moviments i canvis en les seves propietats. Així, suggerim una possible aplicació dels poli(tiouretans) en la fabricació de mecanismes intel·ligents per al control autònom, simulant una aplicació de vàlvula oberta. També hem implementat un nou procediment de curat dual per adaptar les característiques del material i millorar el processament. Es basa en la combinació de reaccions clic tiol-isocianat i tiol-epoxi, activades seqüencialment mitjançant temperatura. L’interès principal de la tesi es va centrar en el desenvolupament de xarxes dinàmiques reticulades (CAN)s, que puguin ser remodelades i reciclades eficientment. Primer, vam demostrar la capacitat dinàmica de grup tiouretà emprant compostos model. Una vegada vàrem demostrar que els poli (tiouretans) poden considerar-se com un nou tipus de CANs, aquests materials es van preparar utilitzant un catalitzador d'estany

En este trabajo se ha aprovechado la potencialidad de los termoestables de poli (tiouretano) (PTU) partiendo del estudio de la viabilidad de la reacción “tiol-isocianato” en condiciones ácidas y básicas. Utilizando catalizadores básicos, la reacción es demasiado rápida y el sistema difícil de procesar. Así, propusimos el uso de una base latente térmicamente activada, para obtener un control temporal y cinético del proceso de curado. Además, investigamos su uso como materiales inteligentes, gracias a sus transiciones térmicas bien definidas, que permiten movimientos y cambios en sus propiedades rápidos. Así, sugerimos una posible aplicación del poli (tiouretano) en la fabricación de mecanismos inteligentes para el control autónomo, simulando una aplicación de válvula abierta. También hemos implementado un novedoso procedimiento de curado dual para adaptar las características del material y mejorar el procesamiento. Se basa en la combinación de reacciones clic tiol-isocianato y tiol-epoxi, activadas secuencialmente mediante temperatura. El enfoque principal de la tesis se centró en el desarrollo de redes dinámicas reticuladas (CAN)s, que puedan ser remodeladas y recicladas eficientemente. Primero, demostramos la capacidad dinámica del grupo tiouretano mediante el uso de compuestos modelo

In this work, the potentiality of poly(thiourethane) (PTU) thermosets has been exploited, starting from the study of the viability of the “thiol-isocyanate” reaction under acidic and basic conditions. Using basic catalyst, the thiol-isocyanate reaction is too fast, and the system is difficult to process. Thus, we proposed the use of a thermally activated latent base, to obtain a temporal and kinetic control of the curing processes. In addition, we investigated their use as smart materials, thanks to their narrow thermal transitions, which allow quick movements and rapid change in their properties. Therefore, we suggested a possible application of poly(thiourethane) in the fabrication of smart mechanisms for autonomous control, simulating an open-valve application. We have also implemented a novel dual-curing procedure to tailor the material characteristics and improve the processing. It is based on the combination of thiol-isocyanate and thiol-epoxy click reactions, activated sequentially by temperature. The main focus of the thesis was centred on the development of dynamic crosslinked networks (CAN)s, which can be efficiently remoulded and recycled. First, we demonstrated the dynamic capacity of the thiourethane group by using model compounds. Once it was shown that poly(thiourethane)s can be considered as a new type of CANs, these materials were prepared using a tin catalyst