Richard Aceituno Azpeitia, graduado en la Facultad de Química de la Universidad del País Vasco ha realizado un Trabajo Fin de Grado que ha consistido en sintetizar látex con diferentes características y analizar su interacción con el dióxido de titanio con el fin de utilizarlo en recubrimientos. “En la década de 1970-explica Richard Aceituno-, el 90% de los recubrimientos eran base disolvente. A causa de las nuevas y estrictas legislaciones medioambientales, la industria de los recubrimientos ha tendido hacía la producción de productos más respetuosos con el medio ambiente, como son las pinturas base agua. Además de ser menos contaminantes, son más baratas, no son inflamables y son prácticamente inodoras. Gracias a estas ventajas, hoy en día, el consumo de pinturas base agua representa el 50 % del consumo global de recubrimientos, y se estima que esta cifra seguirá en aumento en los próximos años.”

La pintura base agua está compuesta principalmente por el aglutinante, el pigmento, el agua y los aditivos. El aglutinante adhiere el pigmento a la superficie sobre la que se aplica el recubrimiento. El pigmento da color, opacidad y brillo a la pintura. El agua es el medio en el que se dispersan los demás componentes. Los aditivos se añaden en pequeñas concentraciones para variar las diferentes propiedades de la pintura.

“El pigmento más utilizado es el dióxido de titanio (TiO2), ya que imparte color y opacidad a la pintura gracias a su alto índice de refracción (2,75) que hace que disperse la luz eficientemente. A pesar de sus buenas cualidades, es caro y su producción supone un gran consumo energético, dejando tras de sí una gran huella de carbono. A causa de ello, mientras se busca un sustituto, se están desarrollando diferentes estrategias para reducir su uso. Una de ellas y en la que se ha centrado este proyecto consiste en evitar la agregación de las partículas de TiO2 durante la formación de film, momento en el que la pintura se adhiere a la superficie en la que se ha aplicado. Si las partículas de TiO2 se agregan el acabado de la pintura no es bueno, ya que el pigmento no se distribuirá uniformemente sobre la superficie.”

Para evitar la agregación del dióxido de titanio, en el proyecto de Richard Aceituno se ha optado por investigar el uso de látex (dispersiones acuosas de partículas poliméricas). “Estas partículas se adsorben sobre la superficie del dióxido de titanio formando una capa protectora que mantiene las nanopartículas de dióxido de titanio alejadas unas de otras. La adsorción se debe a la atracción electroestática producida por la diferencia de carga entre las partículas. Los látex suelen tener carga negativa en toda la escala de pH, en cambio el dióxido de titanio tiene carga negativa en medio básico y positiva en medio ácido. Esto supone que la atracción se daría en medio ácido, cuando existe diferencia de carga. Esto es un problema, ya que las pinturas tienen un pH ligeramente básico, en el cual no habría atracción.”

La investigación ha consistido en sintetizar látex con diferentes características y analizar su interacción con el dióxido de titanio. La síntesis de los látex se ha realizado mediante polimerización en emulsión. “Es una técnica en la cual controlando diferentes variables como son la temperatura, la velocidad de agitación, la concentración de los reactivos y su velocidad de alimentación es posible producir látex con las propiedades deseadas. La caracterización de los látex se ha realizado mediante la determinación de cuatro propiedades: el contenido sólido, la conversión, el tamaño de partícula y el potencial Zeta. La propiedad más relevante ha sido el potencial Zeta, ya que esta representa la carga superficial de una partícula. Por ello, se han sintetizado látex con carga negativa, neutra y positiva. La interacción entre los látex el dióxido de titanio se ha analizado mediante la determinación del tamaño de partícula y del potencial Zeta de los sistemas formados tras la mezcla de los dos componentes.”

Tras el estudio, las conclusiones que se han sacado del mismo han sido las siguientes: “La adsorción de las partículas poliméricas con carga negativa sobre la superficie de las partículas de TiO2 se da en medio ácido, evitando así su agregación. Además, al pasar a medio básico, se ha observado que las partículas de dióxido de titanio se mantienen dispersadas, pero el potencial Zeta cambia, por lo que la hipótesis es que las partículas poliméricas se desorden y se dispersan entre las partículas de dióxido de titanio. Asimismo, las partículas poliméricas con carga neutra interacción con el TiO2 de manera similar a como lo hacen las de carga negativa, excepto que al pasar a medio básico el potencial Zeta no cambia por lo que en este caso la hipótesis es que las partículas poliméricas siguen adsorbidas sobre la superficie del dióxido de titanio. Y, por último, las partículas poliméricas con carga positiva interacción demasiado intensamente con el TiO2, provocando la precipitación del sistema. Esto probablemente se debe a la gran atracción electroestática que se produce entre los dos componentes.”

En definitiva, este proyecto ha demostrado que “se podrían utilizar partículas poliméricas como dispersantes de dióxido de titanio en recubrimientos, y que en principio serían las partículas con carga negativa o neutra las que darían mejores resultados”, concluye Richard Aceituno.

Sobre el autor

Richard Aceituno Azpeitia ha defendido este año su Trabajo Fin de Grado bajo el título ‘Síntesis de partículas poliméricas para su uso como dispersantes de TiO2 en recubrimientos.’, en la Facultad de Química de la Universidad del País Vasco, bajo la dirección de la profesora Edurne González Gándara, del Departamento de Química Aplicada. El proyecto se ha llevado a cabo en Polymat. Actualmente Richard Aceituno está realizando el Máster de Química y Polímeros en la Facultad de Química de la Universidad del País Vasco.