• polimeri
• membrane ioniche
• stirene
• membrane anioniche
• celle a combustibile

Lo scopo di questa tesi è stato lo studio di nuovi materiali a base di derivati polistirenici
per la preparazione di membrane a scambio anionico da utilizzare nelle celle a
combustibile. In particolare è stato scelto un materiale con buone proprietà di stabilità
chimica e meccanica da utilizzare come matrice polimerica, un copolimero commerciale
di facile reperimento e di basso costo, lo stirene-butadiene-stirene (SBS). In tali
meteriali sono stati innestati gruppi clorometilenici precursori di gruppi che
garantissero la presenza di cariche fisse positive (gruppi ammonio quaternari: NR4+),
ottenuti attraverso la quaternizzazione con un’ammina terziaria. Le unità
clorometileniche sono state inserite sullo scheletro di SBS attraverso reazioni di
funzionalizzazione radicalica, impiegando iniziatori perossidici o azocomposti
ottenendo gradi di funzionalizzazione fino al 10% in moli. Tre differenti ammine
terziarie altamente reattive la 1,4-diazabiciclo[2,2,2]ottano (DABCO) (bifunzionale), la
trietilammina (TEA) e il metilimidazzolo (monofunzionali) sono state usate per reagire
quantitativamente con igruppi clorometilenici innestati sul polimero SBS attraverso una
reazione di sostituzione nucloafilica. La quaternizzazione con l’ammina bifunzionale 1,4-
diazabiciclo[2,2,2]ottano (DABCO) ha promosso anche un certo grado di reticolazione
nel materiale al fine di conferire al materiale anche una stabilità meccanica. I prodotti e
sottoprodotti ottenuti durante tutte le fasi di preparazione delle membrane sono stati
caratterizzati mediante spettroscopia FT-IR,
1H-NMR,
13C-NMR, microanalisi di
spettroscopia a dispersione di energia (EDS), analisi elementare, analisi termiche DSC e
TGA e cromatografia GPC. La morfologia dei film è stata investigata attraverso la
microscopia elettronica SEM, e la spettroscopia FT-IR associata ad un microscopio ottico. Sui film ionomerici preparati a base di SBS funzionalizzato sono state condotte
misure di assorbimento di acqua e di capacità di scambio ionico (IEC) volte a investigare
le prestazioni dei materiali, come membrane a scambio anionico.