Resumen

Se han estudiado las membranas de Nafion utilizando el análisis mecánico dinámico en el modo de fuerza controlada y mediciones de la película de tensión con abrazadera para membranas comerciales de Nafion tal como se reciben, con diferentes contenidos de disolvente y con diferentes cationes (Li+, Na+, K+, Rb+ y Cs+). En comparación con las membranas de Nafion tal como se reciben, la pendiente inicial de las curvas de tensión-deformación disminuye con el aumento del contenido de agua en la membrana de Nafion y también con la adición de metanol, etanol y mezcla de etanol/agua (50/50%, v/v). La pendiente inicial disminuye también con el aumento de la temperatura. Por otra parte, la pendiente inicial aumenta cuando se sustituye el catión, en el siguiente orden: Li+, Na+, K+, Cs+ y Rb+. El nafión en forma de sal muestra normalmente un aumento de la pendiente inicial desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 90ºC, después de lo cual la pendiente disminuye con el aumento de las temperaturas.

INTRODUCCIÓN

Nafion es el nombre comercial de un ionómero de perfluorosulfonato de E.I. Du Pont de Nemours & Co. Inc., utilizado ampliamente como membrana de intercambio catiónico en aplicaciones electroquímicas, incluidas las celdas de cloro, pilas de combustible, electrolizadores de agua y electrodos modificados con polímeros. La membrana de Nafion consiste en politetrafluoroetileno (PTFE) y cadenas laterales colgantes perfluoradas terminadas por grupos sulfónicos -SO3-H+ (forma ácida), que pueden sustituirse fácilmente por -SO3-M+, donde M+ representa cationes intercambiables (forma salina). Estas estructuras confieren alta conductividad iónica, así como elevada estabilidad mecánica, térmica y química. Estas propiedades están muy influidas por el peso equivalente (EW), el contenido de agua, la naturaleza del disolvente, los cationes intercambiados y la temperatura.

El Nafion es una membrana comercialmente disponible (Aldrich) y su estructura molecular es bien conocida. Las membranas de ionómero perfluorosulfonado presentan una región hidrófoba, constituida por dominios cristalinos y amorfos formados por segmentos de PTFE, y una región hidrófila constituida por dominios iónicos formados por cadenas laterales colgantes de éteres de vinilo perfluorados terminados por grupos intercambiados iónicamente. Se ha observado que las especies iónicas se agregan y forman grupos interconectados por canales distribuidos por la matriz polimérica. El agua o disolventes sorbidos por la membrana se incorporan en los grupos y canales, y estas agrupaciones se hinchan según el contenido de agua o la naturaleza de los disolventes, modificando así las propiedades mecánicas y químicas de la membrana.

La membrana de Nafion también cambia considerablemente sus propiedades mecánicas, térmicas y químicas. En varias aplicaciones, las membranas de Nafion se utilizan como muestras comerciales recibidas o tratadas en diferentes condiciones utilizando el mismo espesor.

• Materias:Tensión-deformación Películas poliméricas Análisis mecánico dinámico Membranas (Tecnología)
• Subjects:Stress-strain Polymer films Dynamic mechanical analysis Membranes (Technology)
• Palabras claves:Nafion; Tensión-deformación; DMA
• Keywords:Nafion; Stress-strain; DMA