Transparent nanocellular polyetherimide

Abstract

Nanocellular transparent polyetherimide (PEI) with relative density around 0.7 has been produced using the so-called gas dissolution foaming technique. The relationship between the production parameters, the obtained cellular structure, and the transparency of the produced cellular materials has been stablished. Two parallel studies were conducted depending on the saturation parameter (temperature or pression) held constant. Firstly, for a constant saturation temperature (24 ºC), the samples were saturated at 5.5, 10 and 20 MPa (the highest saturation pressures ever used in the literature). On the other hand, the pressure was kept constant (5.5 MPa) to saturate the samples at 24, 0 and -10 ºC. In this way, it was possible to study how these parameters affect solubility, obtaining the highest value of 18% CO2 in the sample saturated at -10 ºC and 5.5 MPa. Thanks to the high solubilities achieved in these saturation processes, cell nucleation density values of 1015 to 1016 nuclei/cm3 and cell sizes below 50 nm have been obtained, as well as a very homogeneous structure. These nanostructures have made it possible to obtain materials with a transparency of up to almost 0.90 for the red colour at a thickness of 0.5 mm.

Se ha fabricado polieterimida (PEI) nanocelular y transparente con densidad relativa en torno a 0.7 utilizando la técnica de espumado denominada “espumado por disolución de gas, o “gas dissolution foaming” en inglés. Se ha evaluado el efecto de las condiciones de proceso y se ha llevado a cabo la caracterización completa de estos materiales en este trabajo. Se han estudiado dos líneas de trabajo diferentes en función del parámetro de saturación (temperatura o presión) que se mantuviera constante. En primer lugar, para una temperatura de saturación constante (24ºC) se han saturado las muestras a 5.5, 10 y 20 MPa (las presiones de saturación más altas de la literatura). Por otro lado, se ha mantenido la presión constante (5.5 MPa) para saturar las muestras a 24, 0 y -10 ºC. De esta manera se ha podido estudiar cómo afectan estos parámetros a la solubilidad obteniendo el valor más alto en un 18% de CO2 en la muestra saturada a -10 ºC y 5.5 MPa. Gracias a que se han obtenido altos valores de solubilidad, se han conseguido valores de densidad de nucleación de 1015 a 1016 núcleos/cm3 y tamaños de celda por debajo de los 50 nm además de una estructura muy homogénea. Estas nanoestructuras han permitido obtener materiales con una transparencia de hasta casi el 0.90 para el color rojo y para un espesor de 0.5 mm.