Estrategias y métodos para obtener imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de sistemas poliméricos

VANESA MUÑOZ; MARÍA PAULA GUARAS; ROMINA OLLIER PRIMIANO; JIMENA SOLEDAD GONZALEZ; VERA ALEJANDRA ALVAREZ

Congreso; 4to Congreso Argentino de Microscopía ? SAMIC; 2016

Se sabe que los polímeros son materiales blandos, viscoelásticos y que poseen propiedades mecánicas que dependen de la cadena polimérica, del tipo de procesamiento utilizado para obtener el material final, del entrecruzamiento o no del mismo, del agregado de modificadores, y muchas otras variables más. Sin embargo, todos los polímeros sufren deformaciones mecánicas con el calor y el corte, por lo que los hace materiales difíciles de procesar para obtener micrografías de su estructura. En este trabajo se desarrollan y describen tres estrategias utilizadas para la observación de tres materiales poliméricos distintos con características particulares.Los materiales que se utilizaron fueron hidrogeles de polivinilalcohol (PVA), almidón termoplástico (TPS) con policaprolactona (PCL) y microcápsulas de poli (melamina-formaldehido)/epoxi. Los hidrogeles se prepararon utilizando soluciones de PVA al 15% en agua destilada a 85 °C durante 4 horas bajo agitación constante hasta disolver completamente el polímero. Una vez que las soluciones se encontraban a temperatura ambiente, se colocaron en moldes antiadherentes, y se llevaron a un freezer (-18 °C) durante 1 hora, luego se dejaron a temperatura ambiente (25 °C) por 1 hora; este ciclo de congelamiento/descongelamiento se realizó 4 veces, obteniéndose así los criogeles [1]. El método que se siguió para la preparación de la muestra para microscopía es: primeramente los geles fueron hinchados en agua durante 24 horas y liofilizados, con extremo cuidado para evitar el colapso de la red porosa. Por último fueron criofracturados utilizando N2 líquido y recubiertos con Au/Pd para la obtención de las imágenes SEM en un equipo JEOL JSM-6460 LV. En la figura 1 se puede observar el material sin el tratamiento y el tratado, es notorio que el tratamiento deja en evidencia la naturaleza porosa del material hecho que es clave para hacer una correcta caracterización de los hidrogeles. Con respecto a la muestra de almidón termoplástico, estas se obtuvieron mezclando a 120 ºC y 60 rpm durante 6 minutos almidón, plastificante (anhídrido maleico) y ácido esteárico (0,5% en peso). Luego se agregó un compatibilizante (PCL-GAM) para evitar la separación de las fases (almidón y PCL) y por último PCL en un mezclador a 110 º C y 60 rpm durante 6 minutos [2]. Se obtuvieron films mediante moldeo por compresión y finalmente se enfrió el molde con agua. El tratamiento para observar los films en SEM se describe a continuación: primero fueron sumergidos en aire líquido y cortados y luego sumergidos en HCl (1M) y secados a 30 ºC en estufa, con el objeto de disolver el almidón termoplástico y dejar al descubierto las cavidades para poder diferenciar una fase de otra. Las imágenes de SEM fueron tomadas en el mismo equipo. En la figura 2 se pueden observar las diferencias encontradas entre un film tratado y uno sin tratar, en donde se evidencia que el tratamiento permitió distinguir las fases y así descubrir la microestructura del material. Por último, se sintetizaron microcápsulas con resina epoxi (diglicidiléter de bisfenol F) en su interior mediante la polimerización in-situ de melamina y formaldehído en una emulsión resina/agua [3]. Se evaluaron diferentes procedimientos para la preparación de las muestras con el fin de lograr una visualización correcta de las mismas en el SEM y estudiar la morfología de las microcápsulas y la estructura de la pared de poli(melamina-formaldehido). Las micrografías se tomaron luego de lavar con agua y dispersar las microcápsulas obtenidas en el vidrio portaobjetos. Las mismas fueron recubiertas con oro y paladio previo a la obtención de las imágenes. Es importante no secar las microcápsulas y resuspenderlas en agua debido a que las mismas se aglomeran y se dañan en el momento de su dispersión en el vidrio. Esto se puede visualizar en la Figura 3a. En contraste, al tomar una gota de la suspensión y dispersarla en el soporte, se conserva la estructura de las microcápsulas y se obtiene una imagen representativa de la muestra, como se observa en la Figura 3b.