Preparação e caracterização de membranas a base de material hibrido organo-inorganico e avaliação da permeabilidade a gases

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

Membranas constituídas de materiais híbridos organo-inorgânicos, baseados em poli(dimetilsiloxano), PDMS, reticulado com espécies dendríticas derivadas de pentaeritritoltriacrilato, PETA e de aminoetilaminopropiltrimetoxissilano, AS, contendo, ou não tetraetoxissilano, TEOS, em diferentes proporções, foram preparadas e caracterizadas neste estudo. As membranas obtidas puderam ser classificadas como: compósitas, quando o material híbrido foi depositado como um filme fino sobre suporte de PVDF/Poliéster, série MCi; homogêneas auto-suportadas, série MHi; à base de materiais compósitos, quando o material híbrido foi reforçado com alumina Al2O3, série MAi, ou com carbeto de silício, SiC, série MSCi; e membranas preparadas via pirólise parcial de um filme de material híbrido, série MPPi. Os materiais constituintes das membranas foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia infravermelho, difratometria de raios-X, análise elementar, microscopias eletrônica de varredura e de força atômica, análises termogravimétrica e dinâmico mecânica, calorimetria diferencial de varredura e ensaios de intumescimento. Para todas as membranas foram determinados os coeficientes de permeabilidade para os gases O2, N2, H2, CH4 e CO2, e os coeficientes de seletividade ideal para diversos pares de gases. As membranas obtidas apresentaram boas estabilidade térmica e resistência mecânica. Algumas apresentaram bom desempenho em relação à permeabilidade aos gases estudados e à seletividade ideal. A rugosidade da superfície das membranas, avaliada por AFM, mostrou-se diretamente proporcional à permeabilidade aos referidos gases. A introdução de Al2O3 ou SIC como reforço, nas séries MAi e MCSi, respectivamente, e os diferentes tratamentos térmicos utilizados na série MPPi, levou à obtenção de membranas com melhor resistência mecânica e com um ganho significativo na estabilidade térmica. Estas últimas membranas apresentaram potencialidade de trabalho a temperaturas mais elevadas que as permitidas para a correspondente membrana híbrida obtida na ausência do reforço ou da pirólise parcial. De um modo geral a permeabilidade das membranas apresentou a mesma tendência que a descrita para as membranas comerciais de PDMS, ou seja P(CO2) >P(CH4) >P(O2) >P(H2) >P(N2). O melhor desempenho identificado em MH4, que apresentou coeficientes de permeabilidade ao CO2 e de seletividade aos pares CO2/CH4 e CO2/N2 superiores aos descritos para membranas comerciais de PDMS.

ASSUNTO(S)

membranas compositos polimericos hibridação

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