Efeitos da incorporação de peneiras moleculares 3A, 4A, 5A e 13X em membranas compósitas de quitosana/poli(vinil álcool)

Abstract

Recebido em 1/12/08; aceito em 24/7/09; publicado na web em 11/1/10 EFFECT OF MOLECULAR SIEVES 3A, 4A, 5A AND 13X INCORPORATION ON THE CHITOSAN/POLY(VINYL ALCOHOL) COMPOSITES MEMBRANES. The composite membranes prepared via incorporation of 12.5% of molecular sieves 3A, 4A, 5A and 13X into chitosan/poly(vinyl alcohol) (1:1). The composite membranes were immersed in the cross-linker sulfuric acid in order to acquire high proton conductivity for applications in electrolytes in PEMCF and DMF. The influence of the molecular sieves on the structural, optical, thermal, mechanical, morphologic and protonic conductivity properties and water/methanol swelling degree of membranes were investigated.Keywords: chitosan; molecular sieves; protonic conductivity. INTRODUÇÃOA utilização de células a combustível para geração de energia pode ser o alicerce de uma possível revolução não apenas energé-tica, mas também sócio-ambiental. Dentre os vários tipos de célula a combustível reportados, aquelas que visam aplicações veiculares e/ou portáteis, na forma de membranas trocadoras de prótons (PE-MFC) e de injeção direta de metanol (DMFC) utilizam membranas poliméricas (PEMs) condutoras de prótons. [1][2][3][4][5][6] A viabilidade econômica das células a combustível para as aplicações veiculares ou portáteis depende do desenvolvimento de novos materiais com alto desempenho e baixos custos, como catalisadores e PEMs. Para um bom desempenho as PEMs necessitam de propriedades específicas, como elevada condutividade protônica, baixa permeabilidade aos gases reagentes, elevada estabilidade térmica e mecânica, baixa condutividade eletrônica, estabilidade química e dimensional e níveis mínimos de umidade. 7Nos últimos anos, foram desenvolvidas membranas condutoras de prótons a partir de complexos polieletrólitos (PEC) para PEMFC ou DMFC, como as membranas sintéticas de poli (éter éter cetona) sulfonada (sPEEK) 8 e ácido perfluorossulfônico (Nafion ® ) 5,9 e as membranas naturais de quitosana (QTS) modificada com sílica funcionalizada, 1 zeólitas, 2 e PVA, 10 entre outras. Apesar de bem sucedida, a membrana de Nafion ® apresenta algumas limitações, como o envenenamento do catalisador com CO, requer a presença de plastificantes, geralmente água, para ativar seus níveis de condutividade, perda brusca de condutividade acima de 100 o C, permeabilidade considerável ao metanol, no caso da membrana de DMFC e elevado custo. 6,7,11 Desta forma, fica evidente a necessidade de desenvolver materiais alternativos para utilização em células a combustível. A QTS apresenta grande potencial devido a algumas características, tais como polímero natural e abundante na natureza, baixo custo, biodegradável, biocompatível, não-tóxico, hidrofílico e solúvel em ácidos orgânicos diluídos. 12 Recentemente, Wang e colaboradores 2 reportaram resultados sobre a preparação e caracterização de membranas híbridas de QTS com zeólitas 3A, 4A, 5A, 13X, mordenita e HZSM-5 para aplicação em DMFC. Estes pesquisadores mostraram que o transporte de metanol nas membranas ocorre pela d...

Development of Chitosan/Silver Sulfadiazine/Zeolite Composite Films for Wound Dressing

“…Concerning the AgSD-Y/Chitosan film, we observed an increase in tensile strength and a decrease in the percentage of elongation. Similar results were found by Vicentini et al [52] and Cui et al [65], who suggested the presence of zeolites, promoting electrostatic interactions between the polymers and zeolites, restricting the mobility of the polymer chains.…”

“…The addition of zeolite particles interferes with the orderly align of chitosan chains both by steric effects and by the formation of hydrogen bonds between the –OH surface groups of zeolites and –NH 2 e –OH of chitosan. Thus, all the samples presented a decrease in crystallinity of the chitosan and the appearance of characteristic peaks of zeolite [51,52,53].…”

“…The incorporation of zeolite particles in polymeric films resulted in some changes in the spectra compared to that of pure chitosan film. These changes in the intensity of the bands of the hydroxyl group, amide I and amide II of the films may have been caused by hydrogen bonds between the –OH groups of zeolites with –OH and –NH 2 groups of chitosan [42,52,53]. Moreover, AgSD-Y-loaded chitosan films exhibited just one band from the stretching C–O frequencies at 1017 cm −1 , which may be either the combination of the bands at 1061 cm −1 and 1015 cm −1 or the overlapping of the band Si-O of zeolites with the stretching band –C–O of chitosan.…”

Caracterização De Filmes Poliméricos De Quitosana Contendo Zeólitas Trocadas Com Prata Para Aplicação Em Curativos

“…A adição de zeólitas também pode restringir a mobilidade da cadeia de quitosana o que pode afetar diretamente as propriedades de barreira dos filmes (WANG et al 2008). Com o aumento da quantidade de zeólita no filme, vários autores observaram aumento dos picos característicos zeolíticos (WANG et al 2008;YU et al 2013), ou, quando a quantidade adicionada for muito pequena, não se verifica picos das zeólitas puras, apenas sendo verificado um leve afinamento no halo em 2θ igual 20º (VICENTINI et al 2010).…”

“…Observa-se um aumento no módulo de Young e da Tensão de Ruptura e uma diminuição da porcentagem de elongação do filme polimérico com zeólita 10AgY quando comparado com o filme de quitosana pura. Resultados semelhantes foram encontrados por Vicentini et al (2010) e Cui et al (2009) no qual sugerem que a presença de zeólitas promoveu interações eletrostáticas entre os polímeros e as zeólitas, restringindo a mobilidade das cadeias poliméricas. A presença de grumos de zeólita causou uma desorganização local no empacotamento das cadeiras poliméricas da quitosana fazendo com que a estrutura polimérica se rompa mais facilmente próximos aos pontos onde os grumos de zeólita se encontram inseridos, reduzindo a porcentagem de elongação dos filmes de quitosana com zeólita quando comparado com os filmes compostos apenas de quitosana.…”