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Entrecruzamiento, sulfonación e incorporación de nanopartículas metálicas en membranas de poli(estireno-co-ácido acrílico) y su implicación en celdas de combustible
Leonardo Werncke Oenning
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Maestría en tecnología de polímeros
Se llevó a cabo la copolimerización de estireno/ácido acrílico (94:6 %mol) parcialmente entrecruzado con (0.001, 0.01 y 0.1 % mol) de trimetacrilato de trimetilol propano 2 horas con concentraciones de 50, 75 y 100% mol de agente sulfonante, con relación a los anillos bencénicos teóricamente presentes en el copolímero. Estos materiales fueron caracterizados mediante técnicas de IR, TGA, DSC, DMA, %Geles, absorción de agua y EIS. Por último, se agregaron nanopartículas de oro y plata al copolímero sulfonado que presentó el mejor desempeño, en cuanto a conductividad protónica y se evaluaron algunos (TMPTMA). Posteriormente se realizaron reacciones de sulfonación a tiempos de 1 y cambios después de la incorporación. FTIR demostró la formación y sulfonación del copolímero y se observó que al adicionar concentraciones más altas de TMPTMA se incrementa el %Geles, el valor de la Tg (DSC) y la estabilidad térmica (TGA), mientras que se reduce el módulo elástico evaluado por DMA. Los materiales sulfonados tienden a incrementar su valor de Tg y a reducir sus módulos elástico (E') y viscoso (E") con el uso de mayor concentración de agente sulfonante, sin observarse descomposición de la cadena principal del polímero. Al mismo tierppo, mayor cantidad de sulfonante reduce los valores de resistencia a la transferencia de carga (Rct) evaluada mediante EIS, lo cuál está de acuerdo con una mayor absorción de agua en el copolímero. Se sintetizaron e identificaron, mediante UV-vis, las bandas de absorción de las nanopartículas de oro y plata en 525 y 398 nm, respectivamente; corroborando a través de imágenes de TEM. Se mostró que ambas partículas tuvieron una morfología semiesférica con diámetros promedio de 34 +/- 6 y 10 +/- 4 nrn respectivamente. Estas nanopartículas, incorporadas en el copolímero parcialmente entrecruzado y sulfonado propiciaron una pequeña disminución en la conductividad protónica, mostrando su máximo cuando se incorporaron 8 mL(0.39% Nano-Au y 0.47% Nano-Ag) de cada solución de nanopartículas. Se alcanzó esta alta conductividad protónica con baja absorción de agua, además de una reducción de la resistencia a la transferencia de carga (R) de más de 2000 Ohms, comparado con el copolímero sin las nanopartículas.
2012
Tesis de maestría
BIOLOGÍA Y QUÍMICA
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