Desarrollo y caracterización de membranas poliméricas microporosas

Abstract

Dentro del abanico de técnicas de producción de membranas poliméricas, se encuentra aquella que se basa en una de las técnicas generales de procesado de materiales poliméricos termoplásticos con mayor implantación en el mercado industrial, como es la extrusión. En este sentido, es posible fabricar este tipo de membranas mediante el proceso MEAUS, acrónimo inglés de melt extrusion annealing uniaxial-stretching. Este proceso consta de varias etapas, que se inician con la fabricación por extrusión de un film denominado precursor, que es estirado a elevada velocidad por un tren de calandra a la vez que es enfriado. El objetivo de estas condiciones es la generación de una estructura cristalina no esferulítica denominada estructura row-nucleated. En una segunda etapa el film es recocido para incrementar el grueso lamelar y eliminar imperfecciones cristalinas. En tercer lugar, el film recocido es estirado uniaxialmente a baja temperatura con el fin de nuclear poros como consecuencia de la separación de bloques lamelares. Por último, la muestra es estirada uniaxialmente a mayor temperatura para agrandar el poro. El presente proyecto surge la de necesidad particular de una empresa de poseer el conocimiento necesario para la fabricación de membranas de polipropileno, empleadas en alguno de sus productos, para evitar la dependencia de terceros. Ello ha supuesto el primer hito del proyecto, que ha consistido en la adaptación de una línea de extrusión-calandrado de lámina ubicada en las instalaciones del Centre Català del Plàstic para que fuese posible obtener films precursores de membranas poliméricas. Una vez modificada la línea, se han empleado distintos grados de polipropilenos comerciales y algunas mezclas entre los mismos, para la fabricación de films precursores. La variación de la velocidad de estirado del tren de calandrado junto con la mayor o menor velocidad de salida de material extruído por el cabezal de sección rectangular, ha producido films con diferentes relaciones de estirado. Los films recocidos han sido analizados mediante espectroscopía infrarroja con luz polarizada para analizar la orientación de la fase cristalina. Una vez recocidos los films, estos han sido sometidos a un estirado uniaxial a 23 ºC y posteriormente a 140 ºC a distintas velocidades y porcentajes de estirado. Ello ha generado multitud de morfologías porosas, que han sido analizadas mediante microscopía electrónica de barrido. Por último, y como parámetro de control por parte de la empresa, se ha estimado la permeabilidad frente al isobutano de algunas de las membranas fabricadas, apreciándose una elevada dependencia de los valores obtenidos en relación a la morfología porosa generada.