Dr. José Bonilla Cruz
Investigador Titular A
Telefono: +52 (81) 1156 0809
Email: jose.bonilla@cimav.edu.mx
Resumen Curricular
1994-1998 Licenciatura en Ingeniería Química (Instituto Tecnológico de Veracruz). 2000-2002 Maestría en Ciencias en Ingeniería Química (Instituto Tecnológico de Celaya). 2004-2008 Doctorado en Polímeros (CIQA), durante mis estudios doctorales realicé estancias de investigación en los grupos del Dr. G. Luna (CINVESTAV-Qro), Dra. J. Percino y V. Chapela (BUAP), Dr. U. Schubert (TU/e, Eindhoven, The Netherlands), Prof. D. Paul y Prof. M. Yacamán (UT-A). En el sector industrial: 1999-2000 Ingeniero de proceso de extrusión e inyección de plásticos (POLYCAR). 2001-2004 Investigador en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del grupo Kuo (GIRSA-DESC), en donde desarrolle diversos proyectos de R&D, diseño/arranque de plantas piloto en continuo, y de química combinatoria a empresas del grupo en el campo de polímeros. Finalmente, durante 2002-2004 fui profesor asociado de Ingeniería Química en la Universidad Iberoamericana-Santa Fé (UIA).
Lineas de Investigación
Los proyectos de Ciencia Básica y los aplicados al sector industrial. Una línea que he explorado es la polimerización por radicales vivientes/controlados, en especial, mediante nitróxidos (NMRP), la cual permite controlar el crecimiento de las cadenas de polímero mediante el equilibrio dinámico entre las especies nitróxido (que son radicales libres estables) y los radicales poliméricos en crecimiento, produciendo así, polímeros con arquitectura controlada. En particular, debido al interés industrial por parte de empresas como CIBA Spezialitätenchemie, hemos estudiado la cinética de polimerización de monómeros vinílicos (estireno) en presencia de grupos nitróxido, mediante estudios experimentales y de simulación (elaborando nuestros propios modelos matemáticos, resolviendo ODE's no lineales). Se ha logrado modelar y predecir matemáticamente el comportamiento cinético de este tipo de polimerizaciones, permitiendo predecir el peso molecular y la polidispersidad, como lo ejemplifica la Figura 1
 Figura 1. Comparación de datos experimentales respecto a simulaciones y predicciones. Gráficos de Peso molecular en número (Mn) Vs Conversión, cinética de reacción (conversión Vs tiempo) y evolución de la polidispersidad (Mw/Mn) para la polimerización de estireno controlada con nitróxidos empleando dos concentraciones molares de nitróxido
Respecto a la obtención de datos cinéticos (conversión Vs tiempo), hemos desarrollado la determinación cinética mediante dilatometría. Las cinéticas mediadas con nitróxidos presentan claros periodos de inducción, es decir no hay polimerización o propagación porque no se ha alcanzado el equilibrio dinámico. Después de alcanzarse este equilibrio comienza la polimerización; sin embargo, observamos que al polimerizar monómeros de gran importancia industrial como el par estireno-anhídrido maleico, éstos presentan periodos de inducción (como es de esperarse), pero al incrementar el contenido de maleico, el periodo de inducción se reducía. La única explicación, que posteriormente comprobamos por 1H-RMN fue de la existencia de una fuente alterna de radicales que contribuya a la generación global de radicales y por ende se alcanza el equilibrio más rápidamente, reduciendo el periodo de inducción como lo muestra la Figura 2.
 Figura 2. Reducción del periodo de inducción debido a la presencia del contenido de maleico. Evidencia espectroscópica del dímero de Diels-Alder, responsable de la generación de radicales alternos.
Una segunda línea de trabajo es la generación de Materiales híbridos. En particular, modificamos la superficie de partículas con grupos nitróxido, para posteriormente hacer crecer polímero (injertos) de manera controlada. La modificación química de la superficie de las partículas no es trivial, generalmente se necesitan muchos pasos de síntesis y elaborados métodos de purificación, encareciendo con ello el proceso de funcionalización. En nuestro grupo desarrollamos una técnica sencilla en donde se logra funcionalizar un sustrato (sílice) en dos pasos de síntesis sin elaborados métodos de purificación, las evidencias se muestran en la Figura 3.
 Figura 3. FT-IR A) Sílice virgen, B) Sílice funcionalizada con nitróxido. C) Sílice con injertos de copolímero de estireno-maleico. Representación esquemática de la sílice injertada.
Otra línea relacionada es la Funcionalización de polímeros, con el propósito de generar compatibilizantes para ser empleados en mezclas de polímeros inmiscibles, o para generar copolímeros con injerto controlado con aplicaciones en dispersantes, emulsificantes, espesantes, etc. El método de funcionalización de polímeros con grupos nitróxido (en este caso polibutadieno, PB), la evidencia de la modificación por 1H-RMN y el crecimiento controlado de injertos de polímero (poliestireno) por GPC, se muestran en la Figura 4.
La funcionalización en PB se estudio a detalle para saber en donde se enlazaba químicamente el grupo nitróxido, sin embargo se estudiaron muchos sustratos más (PI, PP, SIS, SBS, EPDM y Hule butilo) vía química combinatoria. En particular el hule butilo (BR) presenta propiedades de barrera a gases y no existe de manera comercial BR con injertos de anhídrido maleico, el cual pude funcionar como compatibilizante de mezclas, por lo que fue muy atractivo generar un compatibilizante modelo: BR-g-MA, bajo el mismo esquema sintético anterior. El compatibilizante fue probado en mezclas con Nylon 6 y sorprendentemente, mostró desempeños en impacto Izod y transiciones dúctil-frágiles similares a las mezclas entre Nylon 6 y un EPR-g-MA comercial (EPR, etilen-propilen-rubber), como lo muestra la Figura 5.
 Figura 4. Representación esquemática del proceso de funcionalización del PB en presencia de nitróxido (ruta a) y nitróxido + iniciador (DTBH) (ruta b) y su posterior uso en la generación de injertos controlados de poliestireno. 1H-RMN. A) PB virgen, B) PB funcionalizado empleando solamente nitróxido, C) PB funcionalizado empleando nitróxido/iniciador (N/I = 1.8), D) PB funcionalizado empleando nitróxido/iniciador (N/I = 2.7). E) Cromatograma de permeación en gel (GPC) en donde se observa la evolución de los cromatogramas hacia altos pesos moleculares, lo cual indica crecimiento controlado del injerto.
 Figura 5. A) Tendencias similares del Impacto Izod respecto al contenido de compatibilizante, en mezclas nylon6/BR-g-MA y Nylon6/EPR-g-MA. B) Transiciones dúctil-frágil a dos contenidos de compatibilizante.
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