Síntesis de resoles a partir de lignina organosolv de cascarilla de arroz para su aplicación en laminados de alta presión

Abstract

La cascarilla de arroz es un residuo abundante en el noroeste argentino, que puede ser aprovechado para la obtención de productos de mayor valor. Mediante el proceso organosolv, puede extraerse un componente estructural muy importante como la lignina. Esta lignina representa una fuente renovable promisoria para reemplazar parcialmente al fenol (P) en resinas del tipo resol, aunque su baja reactividad requiere modificaciones como la hidroximetilación, que incorpora grupos metiloles (CH2OH) capaces de mejorar su desempeño. En este trabajo, se obtuvo lignina a partir de cascarilla de arroz (R-OS). La cascarilla de arroz se valoriza mediante un proceso de biorrefinería que implica fraccionamientos secuenciales para la extracción de sus diversos componentes. Específicamente, la lignina se recupera por precipitación a pH 3 a partir del licor resultante de una etapa organosolv-alcalina previamente optimizada [1]. Posteriormente, se optimizó su funcionalización por hidroximetilación con formaldehído (F), y la R-OS hidroximetilada se empleó en la síntesis de resinas del tipo resol, en las que se reemplazó un 30 % en peso de P. Estas resinas se utilizaron para la impregnación de papeles del tipo Kraft y la fabricación de laminados de alta presión, con y sin superficie decorativa (HPDL y HPL, respectivamente), evaluando su desempeño en comparación con un resol convencional. La hidroximetilación de R-OS se llevó a cabo con una relación inicial en peso F/R-OS de 1, a pH 11 y 50 °C, durante 4 horas [2], alcanzándose el equilibrio a los 60 minutos, lo que sugiere un tiempo óptimo de reacción de 1 hora. La síntesis de los resoles del tipo lignina-fenol-formaldehído se llevó a cabo en 2 etapas (por duplicado): 1) hidroximetilación, y 2) condensación con P, con una relación molar inicial F/P de 1,54 y pH de 8,79 (±0,03). Los HPLs se obtuvieron por curado de tres papeles Kraft saturados con el resol convencional (PF) y el modificado con R-OS (30R-PF); mientras que, en los HPDLS se adicionó un papel decorativo melamínico blanco en la superficie. Luego del curado, se realizó una inspección visual de las superficies de los HPDLs y se evaluó la resistencia al agua hirviendo (según norma IRAM 13367). Además, se midió resistencia a la flexión en el sentido longitudinal de la fibra (según ASTM D-790 e ISO 178) en los HPLs. Los incrementos de masa en los HPDLs convencional y modificado fueron de 8,74 (±0,20)% y 5,16 (±0,23)%, mientras que los incrementos de espesor fueron de 9,95 (±0,52)% y 9,59 (±1,22)%, respectivamente. Estos resultados cumplen con los límites especificados en la norma AS/NZS 2924.1:1998, lo que respalda el potencial de la R-OS modificada en medio alcalino como una alternativa prometedora para su valorización en formulaciones de resoles destinados a HPLs y HPDLs.