Síntesis y caracterización de hidrogeles compuestos basados en polietilenimina y arcillas

LUIS MIGUEL ARAQUE MORENO; PÉREZ, CLAUDIO JAVIER; COPELLO, GUILLERMO JAVIER; JUAN MANUEL LÁZARO MARTÍNEZ

CABA

Congreso; CaracterizAR 2020 - Caracterización de Materiales (Primera Edición, Modalidad Virtual); 2020

IQUIMEFA-UBA-CONICET

El crecimiento poblacional, junto a la industrialización y urbanización que conlleva, ha traído consigo varios impactos ambientales, siendo el agua uno de los recursos más afectados. Diariamente, por medio de actividades industriales, agrícolas, mineras y domésticas los humanos producen y descartan sustancias en las aguas residuales que son contaminantes. Lo que causa preocupación a nivel global, ya que se ha reducido la disponibilidad y se ha perdido la calidad de aguas superficiales y subterráneas aptas para consumo.1 La adsorción empleando hidrogeles, es uno de los métodos mas efectivos para el tratamiento de aguas residuales debido a su bajo costo y facilidad de empleo. Los hidrogeles son definidos como redes tridimensionales de polímeros hidrofílicos entrecruzados por medio de enlaces químicos o físicos, que pueden absorber grandes cantidades de agua y permiten la difusión de solutos hacia el interior de la red debido a su estructura porosa. En este trabajo se llevó a cabo la síntesis de dos hidrogeles inteligentes a partir de polímeros lineales de polietilenimina bajo la forma de clorhidrato (L-PEI.HCl) (sintetizados siguiendo un método propuesto anteriormente en nuestro laboratorio)2 y diferentes cantidades del agente entrecruzante etilenglicol diglicidil éter (EGDE), denominándose como P1,5E (menor cantidad de EGDE) y P2E (mayor cantidad de EGDE). Los materiales cuentan con la ventaja de ser preparados por medio de un proceso sintético simple y rápido, ya que solo se emplearon el polímero, el agente entrecruzante, y una mezcla de agua y acetonitrilo como solventes para preparar soluciones homogéneas que reaccionan en el período de 1 hora. A continuación, se caracterizó su estructura, por medio de las espectroscopias ATR-FTIR y RMN en estado gel (HRMAS RMN), su capacidad de hinchamiento, sus propiedades térmicas y reológicas. Ambos hidrogeles presentaron respuesta a cambio de pH y similares características espectrocópicas a excepción del hinchamiento y de las propiedades reológicas, presentado el hidrogel P1,5E un hinchamiento mayor, pero una menor resistencia a la deformación. Con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de los nuevos hidrogeles, se recurrió al empleo de una arcilla natural para ser empleada como refuerzo de los hidrogeles, para así aumentar las interacciones entre el refuerzo y las cadenas poliméricas que conforman la red tridimensional.3 En este sentido, se logró optimizar la síntesis de hidrogeles compuestos usando como matriz el hidrogel P1,5E en presencia de un 2,5 y 5 % en peso de una arcilla natural de la provincia de Río Negro (montmorillonita sódica) como refuerzo. Los hidrogeles compuestos resultantes fueron caracterizados empleado técnicas de RMN en estado gel (HRMAS RMN) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X (XPS) y se observó que el refuerzo empleado no modificó la estructura química del hidrogel. Además, por medio de análisis reológico se encontró que los módulos de almacenamiento y pérdida, como la viscosidad compleja de los hidrogeles aumentaron al incorporar el refuerzo durante el proceso sintético.