EL ESTUDIO DE LOS POLIMEROS BASADOS EN SILICIO EN LA  FACULTAD DE QUIMICA DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJAUTO

J. A. VILLEGAS FACULTAD DE QUIMICA,  UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO COL. NORIA ALTA S/N, GUANAJAUTO, GTO, C.P. 36050, TEL: 47326885 EXT. 8170 vigaja@quijote.ugto.mx

La química y tecnología de los polímeros forman una de las áreas más importante de la ciencia de los materiales. Dentro de las investigaciones que realiza la Universidad de Guanajuato en temas de investigación de actualidad, de relevancia científica y de gran impacto social tienen que ver con estos materiales. En la Facultad de Química en particular se tiene un gran interés por los polímeros  basados en silicio (polímeros inorgánicos). El estudio de los polímeros basados en silicio forma parte del Programa de Investigación en Química y Tecnología de silicio de la FQUG, que se lleva a efecto desde 1981. 
 El llegar a consolidar un grupo de investigadores con entrenamiento en la física y química de los polímeros de silicio (particularmente en la síntesis y caracterización) ha sido una prioridad permanente de dicho programa. 

 INTRODUCCION. 
La mayoría de los polímeros inorgánicos están basados sobre algunos elementos que se encuentran dentro de la región de la Tabla Periódica conocida como las series de los “Grupo Principales o Representativos”.  Estos elementos ocupan los grupos III, IV, y VI e incluye elementos tales como el silicio, germanio, estaño, fósforo, y azufre. 
De estos elementos el silicio ha recibido la mayor atención, puesto que la concatenación extensiva de átomos de silicio da lugar a polímeros que permiten actualmente desarrollos tecnológicos de gran potencial. Dos clases de polímeros sintéticos de silicio son comercialmente importantes: los polisilanos, en los cuales la cadena principal del polímero está constituida completamente de átomos de silicio y los polisiloxanos, con cadena del polímero constituida de átomos alternados de silicio y oxígeno.
Los polisilanos pueden ser utilizados en cerámica como precursores de -carburo de silicio (-SiC), como fotoiniciadores para proceso de polimerización de monómeros vinílicos, y como materiales fotosensibles utilizados en la microelectrónica entre otras. 
Por otra parte, en la Facultad de Qímica se han hecho estudios sobre el análisis de la fotodegradación del poli(fenilmetilsilano) (PFMS) y del poli(n-propilmetilsilano-co-isopropilmetilsilano) (PNCIS).  El estudio del comportamiento ante irradiación UV de estos materiales es necesario para obtener un mayor conocimiento sobre sus propiedades espectrales y fotoquímicas.  Estas propiedades tienen una gran influencia sobre las potenciales aplicaciones tanto del PFMS como del PNCIS. Los polisiloxanos son compuestos organometálicos de silicio, cuyas características estructurales más importante de la cadena principal es su alta flexibilidad; las modificaciones a ésta tiene efectos impredecibles sobre una gran variedad de propiedades físicas del material, tanto en el estado sólido como en disolución. Los polisiloxanos constituyen una familia de los polímeros de silicio para ser estudiados en términos de su flexibilidad torsional. Como parte del trabajo desarrollado en estos materiales, se ha llevado a cabo estudios sobre el efecto del volumen excluido en algunas propiedades de los polisiloxanos con diferente cadena lateral en disolución.
 
EXPERIMENTACION. 
La utilización de la técnica acoplada de un sistema de Cromatografía de Permeación en Gel en línea con un detector de Dispersión de Luz (GPC/LS) permitió dar un seguimiento al comportamiento del peso molecular, masa, polidispersidad, tamaño molecular, y conformación (en el caso del PFMS) durante la fotodegradación de los polisilanos. Esta misma técnica nos proporcionó información experimental de utilidad en el estudio de las interacciones polímero-disolvente de polisiloxanos con diferente cadena lateral. 
Los estudios realizados hasta el momento han sido: 
A)	Se estudió la fotodegradación del poli(fenilmetilsilano) utilizando dos fuentes de radiación (lámpara comercial de Hg y láser de Nd:YAG). La caracterización de los productos de la fotodegradación se llevo a cabo utilizando el sistema acoplada GPC/LS. Con este sistema, se dio seguimiento a los cambios en el peso molecular, tamaño, conformación, polidispersidad, y masa del polímero durante el proceso de fotodegradación.
B)	Se Estudió la fotodegradación inducida con lampara de Hg del poli(n-propilmetilsilano-co-isopropilmetilsilano) en disolución.  Utilizando las técnicas de GPC/LS y espectroscopia de IR, UV, y de resonancia magnética nuclear protónica (1H-MN), se llevo  a cabo un análisis de la reducción del peso molecular durante la fotodegradación con la finalidad de estudiar las propiedades de fotoblanqueo de este material.
C)	Se estudió el efecto del volumen excluido sobre las dimensiones no-perturbadas de los siguientes polisiloxanos: poli(dimetilsiloxano), poli(dietilsiloxano), poli(metilhexilsiloxano), poli(metilhexadecilsiloxano), y poli(metilfenilsiloxano).  Con la técnica de GPC/LS, se obtuvó el segundo coeficiente del virial y radio de giro para cada uno de los polisiloxanos en dos disolventes (tolueno y benceno). Se llevo a cabo un análisis comparativo de los resultados obtenidos con valores generados a través de modelos teóricos.  Sobre la base de la información obtenida, se analizó el efecto de la naturaleza del grupo lateral sobre las interacciones soluto-disolvente de polisiloxanos con diferente cadena lateral.

RESULTADOS.  
Basándose en los  resultados obtenidos en la fotodegradación de polisilanos en disolución, se ha detectado que bajo irradiación a 254 nm se presenta rompimiento homolítico en la cadena principal con la formación de radicales polisililo y la extracción de sililenos monoméricos del tipo RR’Si.  El alto rendimiento cuántico para la fluorescencia y la ausencia de acoplamiento vibracional en el espectro sugiere que el estado singulete e altamente deslocalizado y no es el candidato idóneo para originar el rompimiento en la cadena principal 
Fotodegradación del PFMS utilizando una lampara comercial de Hg.
Basándose en los cromatogramas obtenidos a través del sistema acoplado GPC/LS, y debido a que la intensidad de dispersión es proporcional a cM, se puede observar una reducción en el peso molecular (M). En este material el peso molecular promedio en peso fue sustancialmente degradado; la reducción fue de 6.06 x 105 a 2.46 x 105 daltons.  La polidispersidad (Mw/Mn) se incremento de 1.06 a 1.28. 
La presencia de especies solubles que muestran cierto entrecruzamiento, despues de la irradiación.  Cabe hacer notar que este inusual comportamiento en el intervalo de 22 a 24 ml de volumen de elución fue observado con el sistema acoplado (GPC/LS), de aquí la importancia de haber puesto un detector de LS a multiángulo en línea con  GPC.

ANALISIS DEL FOTOBLANQUEO ESPECTRAL INDUCIDO POR RADIACION UV DEL PNCIS EN DISOLUCION . 

A temperatura ambiente el copolímero exhibió un máximo de absorción UV a 310 nm.  Trefonas III y colaboradores reportan que los polisilanos alquilo con grupos laterales asimétricos en disolución exhiben una absorción electrónica máx en un intervalo de 303 a 309 nm .
 
ESTUDIO SOBRE EL EFECTO DEL VOLUMEN EXCLUIDO SOBRE LAS DIMENSIONES NO PERTURBADAS DE POLISILOXANOS CON DIFERENTE CADENA LATERAL. 
La presencia de elementos inorgánicos en la cadena principal de un polímero puede dar lugar a cambios en los ángulos de enlace y en la movilidad torsional alrededor de los enlaces, lo que podría ocasionar un cambio importante en las propiedades del material. Este hecho afectara tanto a la flexibilidad del polímero como a las interacciones polímero-disolvente y polímero-polímero.  De aquí el interés por el realizar estudios (teóricos y experimentales) de la dependencia de las propiedades físicas con la conformación.