Resumen

Se obtuvieron nuevas espumas de cerámica por el método de réplica, utilizando la bentonita como materia prima alternativa y la esponja de poliuretano como plantilla, en la que esta última también controla la distribución del tamaño de los poros de estas cerámicas. La síntesis de la cerámica se realizó utilizando lechadas de arcilla bentonítica con diferentes porcentajes de carboximetilcelulosa sódica como aglutinante, y evaluando diferentes temperaturas de calcinación. Se estudió el efecto de estos factores en las propiedades texturales y morfológicas de las espumas cerámicas. La porosidad medida por la intrusión de mercurio mostró que la porosidad total de las espumas cerámicas disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación. Además, se genera una pequeña cantidad de porosidad después de la quema del aglutinante durante el paso de calcinación. Esta porosidad viene dada por los tamaños de los poros de 0,05 a 3 µm y se incrementó con la cantidad de aglutinante que se incrementó, lo que también fue confirmado por micrografías electrónicas de barrido. La caracterización de la arcilla bentonítica, el poliuretano, la esponja de poliuretano revestida y las espumas cerámicas también se complementó con análisis termogravimétricos, adsorción de nitrógeno a 77 K y mediciones de resistencia mecánica.

1. Introducción

Las espumas cerámicas son materiales altamente porosos (40-90%), con bajas densidades debido a su porosidad, que pueden ser abiertas o cerradas dependiendo del método de síntesis. Hoy en día, estos materiales se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones dependiendo de su tipo de porosidad. Las espumas cerámicas con porosidad cerrada o poros aislados se utilizan generalmente como materiales de aislamiento térmico. Por otro lado, las espumas cerámicas de porosidad abierta, en las que sus poros están interconectados, muestran una gran permeabilidad a los flujos de gas o líquidos [1]. La gran permeabilidad al flujo es la principal razón por la que el desarrollo de espumas cerámicas abiertas ha llamado la atención, ya que puede utilizarse en aplicaciones que requieren trabajar con materiales de porosidad abierta.

La técnica más utilizada para sintetizar espumas cerámicas con porosidad abierta es el método de réplica, que fue introducido por Schwartzwalder y otros en 1963 [2], donde el material final obtenido es una réplica positiva de la plantilla. Según este método, una esponja polimérica (plantilla) se impregna con una suspensión cerámica (lechada) por inmersión de la esponja en esta lechada. El polímero elegido suele ser el poliuretano (PU) con porosidad abierta. Para obtener la morfología de los poros de la estructura de la esponja de poliuretano en la espuma cerámica, es necesario eliminar parcialmente la lechada dentro de su estructura. Después de la eliminación de este exceso de lechada y su posterior secado, es necesario un tratamiento térmico para eliminar el polímero y proporcionar suficiente resistencia mecánica a la cerámica final [3-5]. Las espumas cerámicas obtenidas por este método presentan poros interconectados por filamentos (puntales) similares a una estructura de red, que proporcionan una alta permeabilidad [1, 6]. Estos materiales también tienen una baja conductividad térmica y un bajo calor específico. Todas estas propiedades han contribuido a que las espumas cerámicas sean materiales adecuados para una variedad de aplicaciones. Algunas de estas aplicaciones son soportes de catalizadores [7], adsorbentes [8], filtros de metal fundido [9], filtros de escape de motores industriales de gas caliente y diesel, quemadores de gas, aislantes térmicos [5] y otras nuevas aplicaciones como implantes porosos [10].

• Materias:Termoplásticos Termodinámica Temperatura Espuma plástica Calor Arcilla
• Subjects:Thermoplastics Thermodynamics Temperature Plastic foams Heat Clay
• Palabras claves:Espumas cerámicas, bentonita, proceso de replicación, temperatura de calcinación, carboximetilcelulosa de sodio.
• Keywords:Ceramic foams, bentonite, replication process, calcination temperature, sodium carboxymethyl cellulose.