Estudio de hinchamiento de hidrogeles poliméricos compuestos de HEMA, entrecruzados con EGDMA

Abstract

En las últimas décadas, los polímeros se han presentado como sustancias muy presentes en el desarrollo de tecnologías para baterías de ion Li. Entre sus usos, estos pueden ser utilizados como materiales para separadores de baterías, funcionando, a su vez, como electrolitos sólidos poliméricos. Es decir, materiales que a la vez que separan el cátodo y el ánodo, evitando así un cortocircuito, permiten el pasaje de iones a través de la matriz polimérica debido a las características moleculares de estos compuestos. Los electrolitos sólidos poliméricos, a diferencia de los electrolitos líquidos, presentan un mejor desempeño electroquímico en las baterías, así como también mejoran sustancialmente su seguridad, ya que reducen, notablemente, la posibilidad de que ocurra la perforación del separador y la generación de un cortocircuito; son más estables térmicamente. Con el objetivo de obtener electrolitos sólidos poliméricos y analizar el efecto del grado de entrecruzamiento y la humedad relativa sobre la conductividad de estos materiales, se optó por la preparación de hidrogeles a partir de monómeros metacrílicos. Se estudió su perfil de hinchamiento para analizar la cinética y el mecanismo del proceso, lo cual es fundamental para comprender el efecto de la humedad relativa sobre el rendimiento electroquímico. Metodología: en este trabajo se obtuvieron matrices entrecruzadas utilizando 2-hidroxietilmetacrilato como monómero (HEMA), etilenglicol dimetacrilato como entrecruzante (EGDMA) y 2,2’-azabisisobutironitrilo (AIBN) como iniciador radicalario, utilizando agua destilada como solvente. Esta mezcla de reacción se purgó con N2 durante 30 minutos, a 0°C, al abrigo de la luz. Luego, la reacción de obtención de los geles se realizó durante 2hs a 60°C en estufa, a través del uso de un molde rectangular de teflón (1mm de espesor). Se utilizaron cantidades creciente de EGDMA en concentraciones de 0,5; 1,0 y 1,5% p/p (denominadas HEA 0,5; HEA 1,0 y HEA 1,5, respectivamente) con respecto a la masa de HEMA, para obtener matrices con distinto grado de entrecruzamiento. Se realizaron ensayos de hinchamiento en agua de estas matrices para poder aseverar las diferencias en el grado de entrecruzamiento y analizar la cinética del proceso. Se utilizaron fracciones de las distintas matrices con masas entre 20 y 40mg. Estas matrices se embebieron en agua destilada, a 27°C, durante distintos tiempos. Transcurridos esos tiempos, las membranas se retiraron del agua, se retiró el exceso de solvente con papel secante y se pesaron, analizando la diferencia de pesada entre la membrana seca e hinchada. Este ensayo se llevó a cabo durante 21hs. Los datos crudos por duplicado de los ensayos correspondientes a cada una de las membranas se adjuntan como archivos en formato para el software Origin 8.5 (.OPJ).