Síntesi de pólvores de superconductors d’alta temperatura : YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per via de dissolució-polimerització

L’objectiu del projecte és obtenir pólvores dels superconductors d’alta temperatura YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per la via de dissolució-polimerització. Aquestes pólvores seran obtingudes a partir d’òxids (Itri o Gadolini i Coure) i carbonat de bari amb àcid nítric en una dissolució aquosa de Polietinenglicol (PEG), per tal de convertir aquests òxids en nitrats coordinats amb les cadenes de PEG. Aquest producte intermedi es sotmetrà a una piròlisis per tal d’obtenir òxids i carbonats, però amb una mida més reduïda respecte als productes inicials i un grau de barreja més íntim, permetent que reaccionin entre ells amb més facilitat. Finalment, per tal d’obtenir els superconductors YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 es farà un últim tractament tèrmic a alta temperatura en el qual es produirà la reacció desitjada. Durant tot el procés es duran a terme anàlisis d’aquest per mitjà de tècniques de Termogravimetria (TGA), d’Anàlisi Tèrmica Diferencial (DTA), espectroscòpia Infraroja (IR) i la difracció de raig X (DRX) . També s’analitzaran els diferents productes que es van obtenint (intermedis i finals) amb l’ajuda de l’espectrometria IR i la difracció de pólvores. En base a aquests resultats, es variaran els paràmetres de la reacció (concentracions, temperatures, etc.) i dels tractaments tèrmics (atmosfera, temperatura, temps, etc.) per tal d’optimitzar el producte

Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Síntesi i caracterització de polímers floculants utilitzats en la deshidratació de fangs provinents d'EDAR

El present projecte consisteix en la síntesi i caracterització de copolímers d’acrilamida d’un 40% de cationicitat i un 40% de matèria activa obtinguts per polimerització en microemulsió inversa per a la seva posterior aplicació com a floculants d’elevat rendiment en la depuració d’aigües residuals.

Avenços en la preparació d'organosíliques derivades de sals d'imidazoli i de prolinsulfonamides

Durant la última dècada l’organocatàlisi ha suscitat molt d’interès en la comunitat científica. Per una banda, els carbens N-heterocíclics (NHC) són capaços de catalitzar un ampli ventall de reaccions (condensacions benzoíniques, condensacions creuades d’enals amb aldehids o imines, reaccions de Stetter, transesterificacions, reaccions de polimerització,...). Aquesta recerca s’ha centrat en processos homogenis. La inmmobilització de l’organocatalitzador a un suport polimèric insoluble en permetría una fàcil separació per filtració, possibilitant el seu reciclatge. Representa un repte científic que reportaría beneficis des del punt de vista econòmic i medi-ambiental. En aquest treball s’han preparat els monòmers sililats 2 i 6 i les organosíliques M1, M2 i M3 pel procés sol-gel, per a ser assajades en un futur com a organocatalitzadors en fase heterogènia. Per una altra banda, les prolinsulfonamides representen la última incorporació a la família dels derivats de prolina i han mostrat molt bons resultats com a organocatalitzadors quirals en fase homogènia en reaccions aldòliques, addicions de Michael, reaccions de Mannich i d’aza-Diels Alder. Per aquest motiu, i tenint en compte les mateixes raons abans esmentades, en aquest treball es va plantejar la síntesi del mònomer sililat 9 per a poder preparar posteriorment la corresponent organosílica mitjançant el procés sol-gel. La preparació del producte 9 no ha estat possible i s’ha canviat l’estratègia sintètica per tal de sintetitzar un altre monòmer sililat, 16, que s’utilitzarà per la preparació del material corresponent. S’ha fet estudis per obtenir un substrat model 17 a fi de trobar les condicions adients de l’acoblament entre N-Cbz-L-prolina i arilsulfonamides.

Preparació d'un ciment ossi acrílic modificat amb hidroxiapatita d'origen natural

El ciment ossi es prepara barrejant dos components, un sòlid (en format de pols) i l'altre líquid. En general, en la major part de productes comercials el constituent en pols conté polimetacrilat de metil (PMMA), un agent radioopac i peròxid de benzoïl (BPO) com a iniciador, mentre que el component líquid conté metacrilat de metil (MMA) com a monòmer i com activador la (N,Ndimetil- p-toluidina). Els continguts de cada constituent poden variar lleugerament d'una marca comercial a una altra. En barrejar els dos components es produeix la polimerització i té lloc l'enduriment del ciment. Es planteja la modificació de la formulació convencional del ciment ossi acrílic amb el component inorgànic majoritari dels ossos, és a dir, la hidroxiapatita (HA) (fosfat doble de sodi i calci) amb una relació molar (Ca/P) de 1,67. La HA i particularment la d’origen mineral o de síntesi, no és un component innovador en aquesta disciplina científica, però l’ús de la HA d’origen natural (procedent d’ossos de porc) introdueix la possibilitat d’incorporar un material molt econòmic que pot millorar la resistència mecànica del material sense perjudici de millorar la biocompatibilitat amb teixit ossi viu. Es planteja un treball de cerca d’un material que permeti la fixació de pròtesis articulades o bé pugui ser considerat com a sistema de farciment de cavitat òssies derivades de procesos osteoporòtics. Per arribar a trobar aquest material amb les propietats desitjades es preparen ciments amb diferents continguts en HA natural. Posteriorment es caracteritzen diferents propietats fisico-químiques dels materials les quals permetran prendre decisions a l’hora de determinar la viabilitat tècnica dels materials (tèrmic, mecànic i morfològic). Finalment, es realitza un estudi “in vitro” amb cultius cel•lulars per tal de determinar la biocompatibilitat del material

Valors típics de pH i DP del suport de tela en la pintura de cavallet

Ja fa varies decades que els conservadors-restauradors de paper van comenc;ar a tenir en compteel pH de les obres que tractaven, ja que es va veure que I'acidesa incidia molt directament en comde rapid I'objecte es debilitava mecimicament. De fet, trobem tant aviat com el 1936, una patenten registrada per OJ. Schierholtz per desacidificar el paper d'empaperar parets (Porck, 1996).La tela d'un quadre, essent un teixit fet a base de fibres vegetals compastes majoritariament perceHulosa, com les fibres del paper, és lógicament també facilment degradable si I'ambient ñes acid(te un baix pH).Sorprenentment, pero, I'acidesa de la tela deis quadres, tot i que en ocasions puntuals ha estatanalitzada (Bajocchi, 2009; Young, 1999), encara no és un parametre que es miri de forma rutinariai per tant, fins recentment, no se sabia quins eren els valors de pH més típics que pot tenir unquadre.Aquest estudi és una primera recopilació sistematica d'aquest t ipus d' in formació per a partir d'aquícrear un banc de dades que vagi recollint aquest t ipus d'informació sobre el majar nombre possiblede quadres.Si I'acidesa present en la tela ens indica com de rapid es degradara aquesta en el futur, la mesura delgrau de polimerització de la tela (DP), ens indica si la tela té una al ta o baixa resistencia mecanica enel moment actual. Així doncs, aquests dos parametres ens aporten informació molt úti l sobre I'estatde conserva ció del suportoAquesta recerca pretén respondre a les preguntes de quins són els valors de pH i DP que típicamentpodem trabar en la tela deis quadres, així com analitzar la relació entre aquests dos parametres i també la relació entre la data de producció deis quadres i els valors de pH i DP.

Valors típics de pH i DP del suport de tela en la pintura de cavallet

Ja fa varies decades que els conservadors-restauradors de paper van comenc;ar a tenir en compteel pH de les obres que tractaven, ja que es va veure que I'acidesa incidia molt directament en comde rapid I'objecte es debilitava mecimicament. De fet, trobem tant aviat com el 1936, una patenten registrada per OJ. Schierholtz per desacidificar el paper d'empaperar parets (Porck, 1996).La tela d'un quadre, essent un teixit fet a base de fibres vegetals compastes majoritariament perceHulosa, com les fibres del paper, és lógicament també facilment degradable si I'ambient ñes acid(te un baix pH).Sorprenentment, pero, I'acidesa de la tela deis quadres, tot i que en ocasions puntuals ha estatanalitzada (Bajocchi, 2009; Young, 1999), encara no és un parametre que es miri de forma rutinariai per tant, fins recentment, no se sabia quins eren els valors de pH més típics que pot tenir unquadre.Aquest estudi és una primera recopilació sistematica d'aquest t ipus d' in formació per a partir d'aquícrear un banc de dades que vagi recollint aquest t ipus d'informació sobre el majar nombre possiblede quadres.Si I'acidesa present en la tela ens indica com de rapid es degradara aquesta en el futur, la mesura delgrau de polimerització de la tela (DP), ens indica si la tela té una al ta o baixa resistencia mecanica enel moment actual. Així doncs, aquests dos parametres ens aporten informació molt úti l sobre I'estatde conserva ció del suportoAquesta recerca pretén respondre a les preguntes de quins són els valors de pH i DP que típicamentpodem trabar en la tela deis quadres, així com analitzar la relació entre aquests dos parametres i també la relació entre la data de producció deis quadres i els valors de pH i DP.

Modificació de fibres de jute per l'elaboració de plàstics reforçats reciclables

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica.

Nous complexos mono- i dinuclears de ruteni amb lligands polipiridílics i de tipus fosfina. Síntesi, caracterització i aplicacions catalítiques

La Tesi descriu de manera completa una sèrie de complexos de ruteni amb lligands polipiridílics i lligands auxiliars de tipus fosfina, dmso, nitril o aquo. Es descriuen estudis d'isomerització (cis/trans o coordinació meridional/facial) en complexos mononuclears, a partir de tècniques espectroscòpiques. Els resultats experimentals es corroboren a partir de càlculs DFT. S'han fet també estudis d'activitat catalítica en transferència d'hidrogen per als complexos Ru-fosfina. S'han sintetitzat també complexos dinuclears de ruteni amb el lligand tetradentat Hbpp i s'ha avaluat llur activitat en la catàlisi d'oxidació d'aigua, determinant la importància de la correcta orientació relativa dels centres actius Ru=O. L'heterogeneïtzació dels complexos sobre suports conductors permet avaluar llur activitat en fase heterogènia, millorant respecte el corresponent procés en dissolució. La co-polimerització dels catalitzadors amb espècies de tipus metalocarborà, amb major dilució del catalitzador i minimització de la sobreoxidació, millora notablement els resultats, permetent diverses reutilitzacions.

Noves aproximacions a la síntesi i caracterització de poliglicols al·lílics, polihidrosiloxans i surfactants copolimèrics. Avaluació d'aquests surfactants en formulacions de poliuretà

Els polímers són una sèrie de compostos que troben un ampli ventall d'aplicacions en la indústria actual. Un exemple són les espumes de poliuretà, estructures de tipus cel·lular obtingudes mitjançant la reacció química entre compostos de tipus isocianat i compostos de tipus poliol (polièters amb diferent nombre de grups hidroxil). És imprescindible l'ús d'additius d'estructura tensioactiva (surfactants de silicona) per estabilitzar el procés d'espumació i per proporcionar una estructura cel·lular ordenada i homogènia en mida i distribució. La síntesis i caracterització de les molècules precursores (polihidrosiloxans i polièters al·lílics), l'estudi de la reacció d'hidrosililació com a via d'obtenció dels diferents surfactants per reacció d'addició entre els polihidrosiloxans i els polièters al·lílics i la caracterització i avaluació en formulacions comercials de poliuretà dels surfactants sintetitzats han constituït els objectius del present treball. MEMÒRIA La Tesi Doctoral ha estat presentada seguint el següent esquema: CAPÍTOL I. INTRODUCCIÓ A LA QUÍMICA DEL POLIURETÀ. Es presenten els principis de la química del poliuretà, fent esment dels recents avenços en la síntesis i caracterització d'aquests compostos polimèrics, així com un apartat concret centrat en els surfactants de silicona. Es presenten les estructures habituals d'aquests compostos comercials i es detallen les reaccions de síntesi i les característiques físiques que aquests compostos proporcionen a les espumes de poliuretà. CAPÍTOL II. OBJECTIUS. 1.- Síntesis y caracterització d'una àmplia gamma de poliglicols al·lílics i de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, ambdós precursors d'estructures polimèriques de tipus surfactant. 2.- Estudi de la reacció d'hidrosililació com a via de formació d'enllaços Si-C no hidrolitzables, mitjançant la reacció d'addició entre els substrats al·lílics insaturats i els polisiloxans amb grups hidrur reactius. 3.- Caracterització de les estructures polimèriques de tipus surfactant sintetitzades i avaluació d'aquestes en formulacions de poliuretà, a fi de relacionar l'estructura química d'aquests oligómers amb els efectes físics que originen en l'espuma de poliuretà. CAPÍTOL III. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE SUBSTRATS AL·LÍLICS INSATURATS DE TIPUS POLIGLICOL. S'han caracteritzat per HPLC-UV una sèrie de polietilenglicols comercials. S'ha estudiat la reacció de derivatització al·lílica sobre els grups hidroxil dels polièters comercials (PEG, PPG i copolímers PEG-PPG) i s'han caracteritzat exhaustivament els productes sintetitzats (1H,13C-RMN, GC, GC-MS, FTIR, ESI-MS, HPLC-UV). S'ha iniciat un estudi de polimerització aniònica sobre nous epòxids amb un punt de diversitat molecular, sintetitzant-se i caracteritzant-se els corresponents nous polièters obtinguts. CAPÍTOL IV. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE POLIHIDROSILOXANS REACTIUS. S'estudia la síntesis de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, mitjançant la reacció de polimerització aniònica d'obertura d'anell ("AROP, anionic ring opening polimerization") i mitjançant la reacció de polimerització per equilibració catiònica. Es presenta una caracterització exhaustiva dels productes sintetitzats i es descriu la naturalesa de la microestructura polimèrica a partir de la distribució bivariant dels copolímers PDMS-co-PHMS (poli(dimetilsiloxà)-co-poli(hidrometilsiloxà)). CAPÍTOL V. ESTUDI SISTEMÀTIC DE LA REACCIÓ D'HIDROSILILACIÓ. S'ha estudiat la reacció d'hidrosililació amb la finalitat de sintetitzar estructures copolimèriques poliglicol-polisiloxà a partir de la reacció de polisiloxans hidrur reactius i polièters al·lílics. S'han provat diferents catalitzadors (Pt/C 5%, cat. de Speier i cat. de Karstedt), s'han sintetitzat diferents estructures tensoactives (lineals i ramificades) i s'ha modelitzat les diferents reaccions secundàries observades, per presentar un estudi mecanístic de la reacció d'hidrosililació aplicada a la síntesis de molècules d'elevat PM a partir de la reacció entre substrats al·lílics insaturats i polihidrosiloxans. CAPÍTOL VI. AVALUACIÓ DELS SURFACTANTS EN FORMULACIONS DE POLIURETÀ. S'ha estudiat la idoneïtat dels surfactants de silicona sintetitzats en diferents formulacions de poliuretà comercials. S'ha relacionat el comportament físic d'aquests surfactants en les espumes de poliuretà amb la seva estructura química a partir de l'anàlisi per microscòpia electrònica de rastreig. CAPÍTOL VII. CONCLUSIONS. S'han esposat les conclusions extretes de cada capítol.