La producción de materiales poliméricos con alto grado de control microestructural, usando técnicas de polimerización radicálica controlada (CRP), ha sido motivo de estudio de muchos grupos de investigación en polímeros en el mundo. No obstante, una limitante de todas las técnicas (INIFERTER, NMRP, ATRP y RAFT) es que sólo se pueden sintetizar materiales de bajo peso molecular (comparado con los pesos moleculares que se pueden obtener en ausencia de controladores CRP). Probablemente el único caso en que el uso de controladores CRP en el medio de reacción conduce a materiales de alto peso molecular es en la copolimerización aleatoria con entrecruzamiento de monómeros vinílicos/divinílicos, donde se producen polímeros reticulados con estructura de red. Existe controversia en la literatura sobre el efecto de los controladores CRP en este tipo de copolimerizaciones. Algunos grupos proponen que la presencia de controladores CRP hace posible que se obtengan redes poliméricas más homogéneas, mientras que algunos otros argumentan que el único efecto es retrasar el punto de gelación, no teniendo efecto en la microestructura del material final._x000D_ _x000D_ El uso de dióxido de carbono supercrítico (scCO2) como medio de reacción (disolvente o fase continua en reacciones en fase dispersa) en procesos de polimerización también ha recibido mucho atención por el potencial que representa esta ruta tecnológica. Entre las ventajas se puede mencionar el ahorro en procesos de tratamiento de agua, ya que el scCO2 se separa fácilmente del polímero y residuos remanentes sólo reduciendo la presión, el ahorro energético por operaciones de separación más sencillas, además de las características especiales que confieren los fluidos supercríticos como medio de reacción. Aunque actualmente sólo la producción comercial de fluoropolímeros usa tecnología de polimerización (homogénea) con scCO2 como disolvente (proceso de DuPont, USA), la mayoría de las grandes empresas de polímeros en el mundo han financiado programas de investigación en esta línea, y sólo es cuestión de tiempo el que esta ruta tecnológica se vuelva dominante (hasta que sea económicamente atractivo reemplazar plantas existentes por equipos que resistan mayor presión, o construir nuevas plantas con equipos y líneas adecuados para las condiciones más severas de reacción). _x000D_ _x000D_ En el mundo, sólo dos grupos de investigación europeos (Howdle en UK y Vana en Alemania) han reportado estudios de investigación experimental sobre producción de homopolímeros lineales en presencia de controladores RAFT en scCO2. El caso de producción de redes poliméricas por copolimerización convencional (en ausencia de controladores CRP) de monómeros vinílicos/divinílicos en scCO2 sólo ha sido estudiado por un grupo europeo (Cooper, en UK). _x000D_ _x000D_ El objetivo de este proyecto es sintetizar copolímeros con estructura de red, cuya homogeneidad (distribución de densidad de entrecruzamiento) sea más uniforme que en los casos convencionales. Para ello, la copolimerización (de estireno/divinilbenceno) se llevará a cabo en presencia de controladores tipo nitróxido (p.ej., TEMPO). Estas copolimerizaciones se llevarán a cabo tanto en masa como en fase dispersa, considerando agua y dióxido de carbono supercrítico como las fases continuas. Además, se generarán modelos matemáticos inéditos para la cinética de copolimerización, evolución de producción de gel y de pesos moleculares de la fase sol._x000D_ _x000D_ Cabe mencionar que el grupo de trabajo de la FQ-UNAM involucrado en este proyecto tiene experiencia teórica y experimental reconocida a nivel mundial en las áreas de polimerización CRP (particularmente NMRP y RAFT) en fase homogénea y producción convencional de redes poliméricas, en masa y en scCO2. En otro proyecto del suscrito sometido a CONACYT (Convocatoria de Ciencia Básica 2008), se aborda el caso de síntesis de redes poliméricas en presencia de controladores tipo RAFT, por lo que el alcance entre este proyecto PAPIIT y el sometido a CONACYT es aunque relacionado, independiente y muy diferente. Si se recibe el apoyo solicitado, se estará en posibilidad de tener liderazgo mundial en este nicho de oportunidad científico/tecnológico.

Gran parte de los desarrollos científicos de vanguardia en la actualidad han sido posibles gracias al desarrollo de materiales poliméricos con estructura controlada. Áreas como la aeronáutica, biomateriales, tecnologías informáticas, nanotecnología, por nombrar sólo algunas, han presentado distintas innovaciones gracias a la aplicación de estas técnicas. La forma usual de producción de estos materiales a escala comercial es a través de procesos de polimerización iónicos, los cuales son muy costosos, comparados con los costos de producción de polímeros vía radicales libres. Además, los procesos de polimerización por radicales libres son más versátiles en cuanto al tipo de monómeros que se pueden polimerizar. Estas son algunas de las razones por las cuales los procesos de polimerización radicálica controlada (CRP) se han convertido en un área prioritaria de investigación en ciencia e ingeniería de polímeros. Aunque los químicos poliméricos en todo el mundo han generado muchos desarrollos y descubrimientos en el área de CRP, estas tecnologías aún no se han consolidado a nivel comercial. _x000D_ _x000D_ Por otro lado el dióxido de carbono supercrítico (scCO2) surge como una alternativa a los disolventes utilizados en la síntesis de polímeros, en gran medida debido a sus ventajas ambientales, ya que es un gas presente en el medio ambiente que puede ser reciclado después de ser utilizado como disolvente para evitar cualquier contribución al efecto invernadero. Además puede obtenerse como subproducto de los procesos de fermentación y combustión, es químicamente estable y no inflamable. La separación del producto del disolvente es muy sencilla y no se requieren procesos con alto consumo energético para esta etapa._x000D_ _x000D_ Aunque la literatura en CRP es vasta, apenas un grupo europeo (Cooper, UK) y el del suscrito han estudiado experimentalmente la copolimerización de monómeros vinílicos/divinílicos en scCO2. El caso combinado de copolimerización con entrecruzamiento de monómeros vinílicos/divinílicos en presencia de controladores nitróxidos en scCO2, que es el alcance de esta propuesta, no ha sido reportado por ningún grupo, a nivel mundial, por lo que en este nicho el grupo de trabajo del responsable de esta propuesta sería no sólo líder, sino además pionero._x000D_ _x000D_ Debido a la experiencia y reconocimiento internacional adquiridos por el responsable de este proyecto en las áreas de CRP y polimerización en scCO2, así como a la infraestructura con la cual se cuenta actualmente, se puede garantizar el éxito del proyecto propuesto. Se generarán estudios experimentales sistemáticos, amplios y confiables así como modelos matemáticos que describan la cinética de polimerización, evolución de pesos moleculares de distribuciones de tamaños de partícula de procesos de copolimerización CRP en scCO2. Una componente particularmente importante de este proyecto es que se generará una base de datos experimentales muy completa, no sólo considerando la copolimerización con entrecruzamiento en scCO2, sino que también se generarán datos experimentales de referencia en masa y en dispersión en agua, para poder hacer un análisis comparativo sobre las ventajas y desventajas que tendría el trabajar en dispersión en scCO2. La validación experimental permitirá que dichos modelos matemáticos puedan usarse a futuro para diseñar, modificar u optimizar este tipo de procesos._x000D_