Infiltración de ´templates´ de madera para el desarrollo de cerámicos porosos basados en SiOC

M. L. SANDOVAL; M. A. CAMERUCCI; C. S. CERTUCHE ARENAS

Bahía Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química, CAIQ2017; 2017

En los últimos tiempos, la naturaleza se ha vuelto un modelo para la innovación en diseño estructural. Así, la creación de estructuras cerámicas a partir de la imitación del tejido celular de estructuras lignocelulósicas nativas, tales como la madera, ha adquirido un creciente interés. La estructura celular altamente anisotrópica de la madera constituye un potencial ?template? jerárquico para generar diferentes estructuras cerámicas micro-, meso- y macro-celulares a partir de la infiltración del tejido nativo con precursores poliméricos híbridos orgánico-inorgánico, entre otros, y de la posterior pirólisis en atmósfera controlada. El empleo de estos precursores como agentes infiltrantes, que evita la infiltración del ´template´ de carbón, ha sido muy poco estudiado y se presenta como una vía promisoria para el desarrollo de materiales cerámicos biomiméticos con porosidad jerárquica. En este trabajo se estudió el desarrollo y caracterización de ´templates´ de madera infiltrados con un precursor cerámico polimérico sintetizado, con vistas al desarrollo de cerámicos porosos biomiméticos basados en SiOC. Como ´templates´ se emplearon muestras de álamo(diámetro = 2,0 cm; longitud = 1,5 cm) activadas físicamente (extracción de componentes de bajo peso molecular), las cuales se caracterizaron por medidas de densidad y porosidad, y análisis microestructural por SEM. Como agente infiltrante, se empleó un polisilsesquioxano (MP-POSS) de bajo peso molecular con alto contenido de grupos silanoles, el cual se sintetizó por el método sol-gel a partir de la condensación hidrolítica de 3-metacriloxipropil-trimetoxisilano en medio ácido(ac. fórmico 1M; relación molar HCOOH/Si = 0,055) a 50°C, 1,5 días. La caracterización fisicoquímica de este agente se realizó por ATR-FTIR, DSC, medida de densidad picnométrica y comportamiento al flujo en función de la temperatura. La activación física de los ´templates´ se realizó en un equipo de extracción Soxhlet empleando una secuencia específica de solventes (acetona, etanol), previamente determinada, con un ciclo de secado específico entre cada ciclo de extracción. La infiltración de los ´templates´ se realizó bajo vacío a temperatura ambiente, 40 y 60°C (temperaturas determinadas a partir del análisis de las curvas de flujo) en un equipo de diseño propio.Sobre cada ´template´ se realizaron 4 ciclos de infiltración hasta alcanzar una ganancia de peso constante siguiendo un protocolo previamente establecido. Las muestras infiltradas se trataron a 135ºC, 3h para inducir la gelación del agente infiltrante. Los ´templates´ infiltrados y curados se caracterizaron por medidas de ganancia de peso, densidad y porosidad abierta, y análisis microestructural por SEM a lo largo del espesor de las muestras. Los resultados obtenidos a partir del estudio del proceso de infiltración de los ´templates´ activados físicamente se compararon con aquéllos obtenidos a partir de ´templates´ sin activación. A partir de los estudios llevados a cabo se determinó que el proceso de infiltración de los ´templates´ de álamo fue notablemente mejorado cuando se realizó a temperatura ambiente empleando muestras activadas físicamente.