Propiedades fisicoquímicas de membranas compuestas de PVA-PAA

Abstract

Se prepararon membranas densas usando una mezcla de polímeros hidrofílicos con poli(alcohol vinílico) y poli(ácido acrílico). El poli(alcohol vinílico) fue elegido por su carácter hidrofílico, buena estabilidad química, resistencia a alta temperatura alta y fácil procesabilidad, mientras el poli(ácido acrílico) es muy hidrofílico. La reticulación entre los dos polímeros se activó con tratamiento térmico. Las membranas porosas de polietersulfona fueron expuestas al plasma de argón con el fin de realizar una modificación superficial. El recubrimiento de la membrana de soporte se realizó utilizando una mezcla polimérica de poli (alcohol vinílico) (75% en peso) y poli (ácido acrílico) (25% en peso). Las propiedades hidrofílicas de la superficie de las membranas se caracterizó midiendo el ángulo de contacto de gotas de agua sobre las películas. Las membranas compuestas PVA-PAA/PES (con 25% de PAA) entrecruzadas poseen una piel hidrofílica estable con θ=51°. El termograma (DSC) de la membrana densa exhibe un pico endotérmico atribuido al punto de fusión, esto es una indicación de la fracción cristalina. En comparación con la membrana de PVA puro, la disminución de la cristalinidad se relaciona con la buena miscibilidad entre PVA y PAA. La temperatura de transición vítrea (Tg) de la membrana densa fue de 82.11°C. Se realizaron experimentos de sorción de las membranas densas reticuladas con mezclas de agua y etanol que a varias temperaturas (30, 40, 50 y 60 °C). Un mecanismo de tipo sorción-difusión gobierna la transferencia de masa a través de la membrana polimérica, se analizaron los aspectos termodinámicos, se estimaron los parámetros de solubilidad (Hildebrand) y los parámetros de interacción (Flory-Huggins) del solvente en la mezcla polimérica, para evaluar el efecto del agua y el etanol en la polimérica matriz. Estas propiedades de transporte son relevantes en aplicaciones tales como membranas poliméricas para diferentes tipos de separaciones.

Dense membranes were prepared using a hydrophilic polymeric mixture of poly(vinyl alcohol) and poly(acrylic acid). The poly(vinyl alcohol) was chosen due to its hydrophilic character, good chemical stability, high temperature resistance and easy processability, while the poly(acrylic acid) is greatly hydrophilic. Then, thermal treatment of the membranes to promote crosslinking of the blend polymer was undertaken. The porous membranes of polyethersulfone were exposed to argon plasma for the purpose of surface modification. The coating of the support membrane was carried out by using a polymeric mixture of poly(vinyl alcohol) (75 wt.%) and poly(acrylic acid) (25 wt.%). The surface wettability of the membranes was characterized by contact angles of a drop of water on films. The crosslinked PVA-PAA/PES composite membranes have a stable hydrophilic skin with θ=51°. The thermogram (DSC) of the dense membrane exhibits a peak endothermic attributed to melting point, this is an indication of the crystalline fraction. Compared to the pure PVA membrane, the decrease in crystallinity is related to the good miscibility between PVA and PAA. The glass transition temperature (Tg) of the dense membrane was 82.11 °C. Crosslinked dense membranes were investigated with water- ethanol mixtures performing sorption experiments at several temperatures (30, 40, 50 and 60°C). A sorption-diffusion mechanism governs mass transfer through polymeric membrane, therefore thermodynamic aspects were analyzed, the solubility parameters (Hildebrand) and solvent interaction parameters (Flory-Huggins) in the polymeric mixture were estimated to evaluate the effect of water and ethanol in the polymeric matrix. These transport properties are relevant in applications such as polymeric membranes for different types of separations.