Procesamiento de cuerpos híbridos porosos a partir del uso de un polímero precerámico y distintos porógenos

J.O. BOLAÑOS; M.A. CAMERUCCI; M.H. TALOU

Jornada; JIM 2017; 2017

El procesamiento de materiales basados en SiOC, centrado en la conversión directa de un polímero precerámico en una fase cerámica cuando es sometido a alta temperatura en atmósfera controlada, se presenta como una vía promisoria gracias al avance del conocimiento de la transformación polímero-cerámico. Sin embargo, debido a que dicha transformación es acompañada por la eliminación de un volumen considerable de gas y una gran contracción del cuerpo, que pueden conducir al desarrollo incontrolable de una elevada porosidad y formación de grietas, la preparación de piezas cerámicas tridimensionales constituye un enorme desafío tecnológico. La adición de porógenos al polímero precerámico y el control de la temperatura de consolidación, se presentan como posibles vías de solución conjuntas, a la vez que permiten el desarrollo de un material con porosidad jerárquica.En este trabajo se estudió el procesamiento de cuerpos híbridos porosos a partir de la evaluación del agente porógeno y el control de la etapa de consolidación con vistas al desarrollo de piezas cerámicas de SiOC. Como polímero precerámico, se empleó un polisilsesquioxano obtenido por condensación hidrolítica de 3-metacriloxipropil-trimetoxisilano (ácido fórmico, 60°C, 3 días), el cual se caracterizó por ATR-FTIR, medida de densidad, DSC, ATG y estudio del comportamiento reológico. Como porógenos se emplearon sacarosa, polietilenglicol, dextrina y microesferas de parafina sintéticas con granulometría controlada para favorecer el desarrollo de poros uniformes. Para su selección se tuvo en cuenta la temperatura de descomposición, la cual debe ser inferior a la de la degradación del polímero de modo de formar canales para la eliminación de los gases durante la calcinación. La temperatura de consolidación para cada porógeno se determinó sobre la premisa de minimizar su sedimentación y la formación de burbujas. Así, se desarrollaron cuerpos híbridos porosos sin grietas ni burbujas por consolidación térmica de mezclas polisilsesquioxano-porógeno (20-40%vol.) con trietilentetramina (10%vol.), y calcinación en aire, que se caracterizaron por medidas de porosidad total, abierta y cerrada, y análisis microestructural por SEM.