Obtenção e caracterização de compósitos de poli (éter-éter-cetona) sulfonado/níquel-fósforo com condução protônica e elétrica

Abstract

O estudo e desenvolvimento de compósitos metal-polímero representa uma alternativa para a obtenção de materiais com propriedades físicas e químicas específicas. Estas propriedades podem ser vantajosas em várias aplicações, como membranas de permeação seletiva e reforma de hidrogênio, membranas catalíticas, sensores moleculares e biosensores. Para a viabilização do uso dessas tecnologias algumas características específicas têm sido bastante estudadas, como o material constituinte da membrana de condução protônica, assim como o aditivo condutor. Neste trabalho foram obtidas e avaliadas as propriedades físico-quimicas de membranas poliméricas SPEEK/Ni.P com característica de condução mista. Para tanto, este estudo foi dividido em três etapas: i) modificação química de duas amostras de poli(éter éter cetona) [PEEK] comerciais, com diferentes massas molares; ii) caracterização das membranas e avaliação da influência da massa molar nas propriedades físico-químicas e iii) preparação e caracterização das membranas de SPEEK/Ni.P de condução mista. Os resultados apresentados neste trabalho indicam que o tempo de reação é um parâmetro importante na determinação das propriedades finais da membrana. Observou-se também que a variação de massa molar altera significativamente as propriedades dinâmico-mecânicas, condutividade protônica e absorção de água das amostras sulfonadas. O compósito desenvolvido neste trabalho apresentou excelentes resultados de condutividade protônica (10-2 S.cm-1) e elétrica (10-5 S.cm-1), indicando que este sistema é promissor para desenvolvimentos futuros envolvendo condução mista.

The study and development of metal-polymer composites represents an interesting alternative to obtain materials with specific physical and chemical properties. These materials are finding several technological applications including hydrogen reformer technology, selective-permeation membrane, catalytic membranes, molecular sensors and biosensors. For the viability of using these technologies some features have been extensively studied, like the protonic conducting membrane and the conductor additive. The aim of this study was to obtain and evaluate the physical-chemical properties of mixed conductive SPEEK/Ni.P polymeric membranes. Therefore, this study was divided in three steps: i) chemical modification of two commercial Poly (ether ether ketone) samples, with different molar weight; ii) membranes characterization and evaluation of molar weight influence in physical-chemical properties, iii) Preparation and characterization of mixed conductive SPEEK/Ni.P polymeric membranes. The results presented in this work show that the reaction time is an important issue for the final membranes properties. It was also observed that the molar weight affect the results of dynamic mechanical analysis, protonic conductivity and water uptake. The composite developed in this work presented excellent results for protonic (10-2 S.cm-1) and electric (10-5 S.cm-1) conductivity, indicating that this system is promising for future developments involving mixed conductivity.