Cellulose-based porous polymers obtained throught high internal phase emulsions

Abstract

This thesis aims to explain the synthesis of polyHIPEs containing cellulose. The polyHIPEs were prepared by using oil-in-water (O/W) emulsions. The water (continuous) phase consisted of acrylic acid (AA), carboxy methyl cellulose (CMC), N,N′-methylenebisacrylamid (MBA), a surfactant and appropriate initiators, whereas the oil (internal) phase was toluene. The polymerisation was carried out thermally at 60 ºC for 24 hours. The obtained polymers had a disctint polyHIPE morphology with various diameters, depending on the crosslinking degree and amount of CMC. Interestingly, the presence of CMC and higher crosslinking degree (30 %) caused the formation of bigger pores which essentially formed a material with three levels of porosity – primary, secondary and tertiary. The pore sizes ranged from approximately 32 μm (0 % CMC) to 260 μm (1 % CMC), with the BET surface area ranging from approximately 1.3 m2/g to 3.9 m2/g. The polyHIPEs were also used for the adsorption of methylene blue (MB). It was shown that the presence of CMC increased the adsorption of MB, however, at higher concentrations of CMC the adsorption decreased which indicates that an ideal amount of CMC is below 2.5 % (CMC solution).

Esta tesis tiene como objetivo explicar la síntesis de los PolyHIPE que contienen celulosa. los poliHIPE se prepararon utilizando emulsiones de aceite en agua (O/W). l a fase acuosa (continua) estaba formada por ácido acrílico (AA), carboximetilcelulosa (CMC), N,N'-metilenbisacrilamida (MBA), un tensioactivo y los iniciadores adecuados, mientras que la fase oleosa (interna) era tolueno. La polimerización se realizó térmicamente a 60º C durante 24 horas. Los polímeros obtenidos tenían una morfología de polipropileno distinto con varios diámetros, dependiendo del grado de reticulación y de la cantidad de CMC. Curiosamente . la presencia de CMC y un mayor grado de reticulación (30%) provocaron la formación de poros más grandes que esencialmente formaron un material con tres niveles de porosidad: primaria, secundaria y terciaria. El tamaño de los poros osciló entre aproximadamente 32um(0% de CMC) y 260 um (1% de CMC), y la superficie BET osciló entre aproximadamente 1,3 m2/g y 3,9m2/g. Los polyHIPE también se utilizaron para la adsorción de azul metileno (MB). Se demostró que la presencia de CMC aumentaba la adsorción de MB, sin embargo, a mayores concentraciones de CMC la adsorción disminuía, lo que indica que una cantidad ideal de CMC está por debajo del 2,5% (solución de CMC)