Evaluación de las Propiedades de Barrera en Membranas de Polialcohol Vinílico/ Montmorillonita

MARÍA CELESTE CARRERA; ELEONORA ERDMANN; MARCOS LOPES DÍAS; VICTOR JAYME R. R. PITA; HUGO DESTÉFANIS

Rio de Janeiro, Brasil

Simposio; Simposio de Procesos de Separación con Membranas-SIMPAM 2009; 2009

COPPE/ UFRJ

El polialcohol vinílico (PVA) es un polímero cuyo uso principal está destinado a la industria de las fibras. Recientemente, su aplicación ha sido extendida a usos farmacéuticos, biomédicos y bioquímicos, debido a sus características tales como biocompatibilidad, biodegradabilidad y solubilidad en agua. Sin embargo, la elevada permeabilidad al agua y las insuficientes propiedades mecánicas del PVA han restringido sus usos. Para mejorar estas propiedades se desarrollaron materiales basados en nanocompuestos  PVA/arcilla. En este trabajo se estudia la influencia de montmorillonita (MMT), original e intercambiada, incorporadas en PVA sobre la permeación de vapor de agua y sobre las propiedades térmicas. El PVA fue obtenido por hidrólisis de poliacetato de vinilo en metanol con solución de KOH. Las arcillas organofílicas  se prepararon mediante intercambio catiónico con cloruro de trietanol amonio (OMMT1) y bromuro de hexadeciltrimetilamonio (OMMT2). La membranas, con espesores entre 0,06 mm y 0,23mm, se prepararon mediante casting a partir de una suspensión acuosa de polímero/ arcilla (10% p/p). La caracterización se realizó utilizando las técnicas de difracción de rayos X y espectroscopia de infrarrojo. Las propiedades térmicas, temperaturas de degradación, de fusión (Tm) y de cristalización (Tc) fueron determinadas utilizando análisis termogravimétricos (TG)  y calorimetría diferencial exploratoria (DSC). Las experiencias para determinar la permeabilidad al agua se llevaron a cabo usando la técnica ASTM E96. La comparación de  los difractogramas de rayos X de las arcillas muestran que la distancia interplanar es modificada por la incorporación de iones amonio, quedando estas distancias en relación directa con el tamaño del ión. A partir de los análisis de TG y de DSC se observa que con la incorporación de arcilla la degradación del material es retardada y la Tm aumenta con respecto a las membranas de PVA siendo mayor esta última propiedad para la membrana de PVA/OMMT1. En cuanto a la permeación del vapor de agua, ésta disminuye con la incorporación de la MMT en un 51% con respecto al PVA puro. Todo lo contrario sucede con las arcillas organofílicas, la que presentó  mayor incremento de la permeabilidad fue la OMMT2  ya que aumentó  en un 71% con respecto al PVA. La adecuada dispersión de la MMT en PVA está asociada a un cambio entálpico favorable ya que las interacciones entre las láminas de MMT y PVA son de la misma naturaleza (puente hidrógeno);  compensando el factor entrópico desfavorable que acompaña a un proceso de dispersión. Esta dispersión genera interacciones PVA/MMT que disminuyen el volumen libre y la movilidad de cadenas dando como resultado un aumento en la propiedad de barrera del PVA a vapor de agua.   En cuanto a los materiales de PVA/OMMT1 y PVA/OMMT2 presentan bajas propiedades de barrera debido a la baja interacción polímero/arcilla organofílica, por lo cual la incorporación de estas arcillas a la matriz polimérica incrementa el volumen libre del PVA favoreciendo el pasaje de vapor de agua.