CARACTERIZACIÓN DE MATRICES ORGANICAS POROSAS EN EL ESTADO HINCHADO POR RMN

VELASCO, MANUEL I.; SILLETTA, EMILIA V.; GOMEZ, CESAR G.; MONTI, GUSTAVO; ACOSTA, RODOLFO H.; STRUMIA, MIRIAM C.

Mar del Plata

Congreso; XIX SINAQO; 2013

SAIQO

En la actualidad, matrices poliméricas con tamaños y estructura de poros definidos encuentran amplia utilización en diversas áreas de la química tales como catálisis, inmovilización de enzimas, HPLC, adsorbentes o en la liberación de principios activos. Estos polímeros presentan poros en su estructura, tanto en el estado seco como en el hinchado. Si bien se conoce que las estructuras y propiedades difieren mucho entre la matriz seca e hinchada, pocos métodos aportan información sobre el estado hinchado; aun cuando en la mayoría de las aplicaciones involucran a estas matrices en dicho estado. La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una herramienta idónea para el estudio de la dinámica molecular de diferentes líquidos confinados, espacialmente en materiales macro, meso y nanoporosos por medio de cambios en sus tiempos de relajación. En experimentos de relajación transversal, tanto la difusión dentro del poro como la relajación inducida por la reducción de movilidad del líquido próximo a la pared de la matriz son fuentes adicionales de relajación, que son extremadamente útiles para determinar propiedades estructurales y funcionales presentes en la superficie del material. En particular el uso de la secuencia1H-CPMG permite la determinación de los valores de tiempo de relajación transversal (T2) que presentan las moléculas de líquidos, y este puede relacionarse con el tamaño del poro al cual se lo ha confinado. Por ende, a partir de los datos de relaxometría es posible, no solo realizar la caracterización del material en el estado hinchado, sino también observar el comportamiento de la matriz durante la evaporación. Para este trabajo se sintetizaron polímeros de metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA) entrecruzado con di-metacrilato de etilenglicol (EGDMA) variando la proporción de entrecruzante entre 6 y 33%. La cantidad de entrecruzante presenta un marcado efecto sobre las propiedades finales del material. Dada las características polares de las matrices, a fin de caracterizar el estado seco, se utilizó heptano como líquido de estudio, ya que las moléculas de éste penetran en los poros, pero no solvatan las cadenas poliméricas por lo que no se altera la morfología de la red. De modo opuesto, utilizando agua para el estudio, las propiedades de la matriz cambian drásticamente por efecto de la solvatación de las cadenas, alcanzando el polímero su equilibrio en estado hinchado. Mediante el análisis de las distribuciones de T2 se pudo determinar parámetros útiles para la caracterización del material, tales como diámetro de poro, porosidad y la contribución de cada población de poros a la porosidad total. Asimismo, esta técnica permite observar la variación de la distribución de poblaciones de poros a medida que se evapora el líquido de hinchamiento. Esto permite inferir propiedades específicas de cada una de las matrices orgánicas estudiadas. Puede destacarse entonces, que la relaxometría por RMN proporciona información de la estructura de poros de diferentes matrices poliméricas. Estos parámetros son muy útiles para la caracterización de los materiales porosos y, a diferencia mayoría de las técnicas convencionales, esta información puede obtenerse tanto en el estado seco como el hinchado. El estudio en el estado hinchado también proporciona información de la estructura de la malla de la red. Esta técnica constituye una metodología directa, simple, rápida y no destructiva para la determinación de la arquitectura porosa de los materiales.