Estudio de compatibilidad Zeolita-Polímero en Membranas de Matriz Mixta de PEI

ORTEGA, BIANCA N.; BERNINI, M. C.; GARCÍA, MARIA GUADALUPE

San Rafael

Congreso; VI CLICAP; 2022

UNCu

Materiales porosos tales como los tamices moleculares de carbón, sílica, zeolitas, óxidos inorgánicos, entre otros, hansido incorporados dentro de matrices poliméricas para la preparación de membranas de matriz mixta (MMM). Estasmembranas presentan diversas aplicaciones, entre ellas: solubilidad y difusión selectiva de gases, resistencia mecánicay térmica, propiedades ópticas, electrónicas, entre otras. A pesar de los avances logrados, aún existen desafíos quesuperar en el diseño de las MMM, por ejemplo, mejorar el contacto interfacial entre las partículas inorgánicas y la fasepolimérica. El tamaño y la forma de las partículas que componen la fase dispersa tienen gran influencia en lascaracterísticas de la interfase y en consecuencia en la transferencia de esfuerzos de tensión, deformación y móduloelástico. En este trabajo se prepararon MMM de una zeolita del tipo ferrierita (FER) sintetizada con dos tamañosdiferentes de partícula (FER 1 y FER 2) y polieterimida ULTEM 1000 (PEI) como fase polimérica continua. El objetivodel trabajo fue estudiar la compatibilidad polímero-relleno y la influencia del tamaño y la forma de las partículas en laspropiedades mecánicas de las membranas. Se utilizó la microscopía óptica (MO) y electrónica (SEM) para analizar ladistribución de partículas en la matriz polimérica y la formación de aglomerados, como así también la forma y el tamañode los cristales, respectivamente. Las membranas fueron preparadas por el método de evaporación del solventeagregando 1, 3 y 5 % p/p del relleno respecto del polímero. Las muestras fueron sonicadas 15 min para mejorar ladispersión de la fase inorgánica y luego fueron moldeadas a temperatura ambiente en atmósfera del solvente. Serealizaron ensayos mecánicos de tracción uniaxial utilizando un texturómetro CT3 Brookfield. Se obtuvieron las curvasde esfuerzo-deformación y los valores de ruptura del material en función del contenido de relleno inorgánico. Losresultados mostraron que ambas MMM evidenciaron una disminución en la resistencia a la tracción y aumento en elmódulo elástico por la presencia de la fase inorgánica en comparación con la membrana pura de PEI. No obstante,ambas MMM presentaron buena elongación, la cual decreció con el aumento en el contenido de relleno de 1 a 5 % p/p.Comparando PEI-FER 1 con PEI-FER 2, esta última presentó mayor ductilidad al 1% p/p, con buena resistencia a latracción y módulo elástico. Este resultado estuvo en acuerdo con la distribución más homogénea de las partículas en lafase continua del polímero observada por MO y la forma más redondeada de las partículas observada por SEM. Ambascaracterísticas contribuyeron a mejorar el contacto interfacial PEI-FER 2. Por el contrario, imágenes SEM de FER 1mostraron una geometría de placas hexagonales de mayor tamaño. Por todo lo expuesto se concluye que PEI-FER 2 al1% p/p presentó mejor compatibilidad polímero-relleno hecho que podría redundar en una mejora en propiedades talescomo la permeación de gases para aplicaciones separativas de la industria petroquímica.