Efectos de la temperatura de calcinación y la carga de carboximetilcelulosa de sodio en la síntesis de nuevas espumas de cerámica de bentonita

Abstract

Novel ceramic foams were obtained by the replica method, using bentonite as alternative rawmaterial and polyurethane sponge as template, where the latter also controls the distribution ofthe pore size of these ceramics. The synthesis of the ceramics was carried out using slurries ofbentonite clay with different percentages of sodium carboxymethyl cellulose as a binder, andevaluating different calcination temperatures. The effect of these factors on the textural andmorphological properties of the ceramic foams was studied. The porosity measured by mercuryintrusion showed that the total porosity of the ceramic foams decreases as the calcination temperatureincreases. Furthermore, a small quantity of porosity is generated after the burnout ofthe binder during the calcination step. This porosity is given by pore sizes from 0.05 to 3 µm andit was increased with the amount of the binder that was increased, which was also confirmedby scanning electron micrographs. The characterization of bentonite clay, polyurethane, coatedpolyurethane sponge and ceramic foams was also complemented with thermogravimetric analysis,nitrogen adsorption at 77 K, and mechanical strength measurements.

Se obtuvieron nuevas espumas cerámicas por el método de réplica, utilizando bentonita como materia prima alternativa y esponja de poliuretano como plantilla, donde esta última también controla la distribución del tamaño de poro de estas cerámicas. La síntesis de la cerámica se llevó a cabo utilizando lodos de arcilla de bentonita con diferentes porcentajes de carboximetilcelulosa sódica como aglutinante, y evaluando diferentes temperaturas de calcinación. Se estudió el efecto de estos factores sobre las propiedades texturales y morfológicas de las espumas cerámicas. La porosidad medida por la intrusión de mercurio mostró que la porosidad total de las espumas cerámicas disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación. Además, se genera una pequeña cantidad de porosidad después del desgaste del aglutinante durante la etapa de calcinación. Esta porosidad está dada por tamaños de poro de 0,05 a 3 μm y se incrementó con la cantidad de aglutinante que se aumentó, lo que también se confirmó mediante micrografías electrónicas de barrido. La caracterización de arcilla de bentonita, poliuretano, esponja de poliuretano recubierto y espumas de cerámica también se complementó con análisis termogravimétrico, adsorción de nitrógeno a 77 K y medidas de resistencia mecánica.