Propiedades de transporte y separación de gases en membranas obtenidas de copoliamidas aromáticas y la relación con su estructura / Cristian Carrera Figueiras

Tesis (Doctorado en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2005.

El entendimiento de la correlación entre la estructura y las propiedades de transporte de polímeros es crítico para el desarrollo de membranas. En este trabajo se llevo a cabo la síntesis de poliamidas y copoliamidas aromáticas al azar y la determinación de sus propiedades físicas y de transporte de gases. Las poliamidas fueron sintetizadas por policondensación directa de las diaminas 4-4´-(hexafluoroisopropiliden) dianilina (HFA) y 4-4´-diamnobenzofenona (DBF) y de los diácidos isoftálico (ISO) y 5-tertbutil isoftálico (TERT). De la misma forma, las copoliamidas al azar se sintetizaron con las diaminas HFA ó DBF y diferentes proporciones de los diácidos carboxílicos ISO y TERT. El estudio de las propiedades de las poliamidas obtenidas se enfocó en dos puntos: primero alefecto de la presencia de un diácido meta-orientado, sin grupo pendiente (ISO) y la adición gradual de un grupo voluminoso (TERT) a la cadena polimérica. Este cambio estructural incrementó la temperatura de transición vítrea, T g, a 12°C para HFA y 25°C para DBF y ayudó a aumentar la separación entre las cadenas de la poliamida y consecuentemente la fracción de volumen libre. Esto se reflejó en incrementos de los coeficientes de permeabilidad de 2 a 5 veces para HFA y hasta 20 veces para DBF, ambos con respecto a ISO. Las diferentes copoliamidas presentaron propiedades entre aquellas de las homopoliamidas y dependen de la concentración relativa de ISO o TERT. La diferencia en selectividad ideal para los diferentes pares de gases entre ISO y TERT es mínima con excepción del par COZ/CH4. El segundo punto, un cambio en la estructura de las diaminas, comparando los cambios en rigidez (DBF) y voluminosidad (HFA) de los grupos funcionales. HFA confiere T g´S más altas que DBF, de goc para TERT y 22°C para ISO; además de fracciones de volumen libre 1.5 veces mayores, lo cual se traduce en coeficientes de permeabilidad de 5 a 24 veces mayores que DBF y una selectividad ideal a los diferentes pares de gases muy similar. Los coeficientes de permeabilidad y selectividad ideal a gases para todos los copolímeros pueden predecirse con razonable exactitud a partir de una regla de mezclas logarítmica tomando en cuenta la fracción en volumen y los coeficientes de permeabilidad de los homopolímeros en el copolímero.