Preparazione e caratterizzazione di membrane a conduzione anionica a base di derivati polimerici dello stirene
Dipartimento
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
CHIMICA INDUSTRIALE
Relatori
Relatore Prof. Ciardelli, Francesco Relatore Dott. Pucci, Andrea
Parole chiave
celle a combustibile
membrane anioniche
membrane ioniche
polimeri
stirene
Data inizio appello
23/04/2009
Consultabilità
Completa
Riassunto
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.
