Espumado de PMMA con CO2 supercrítico

Abstract

El espumado de polimetilmetacrilato (PMMA) utilizando dióxido de carbono (CO2) en estado supercrítico como agente espumante se ha convertido en una técnica de interés creciente en la industria de los materiales. En este Trabajo de Fin de Grado, se investigó el proceso de espumado de PMMA utilizando CO2 supercrítico mediante el método de espumado por disolución de gas y se evaluaron las características del proceso y de las espumas resultantes. Las experiencias se llevaron a cabo utilizando una unidad de espumado a alta presión (SIPHON 1) especializado para la obtención CO2 supercrítico y disolución en la matriz polimérica de PMMA, obteniéndose espumas con tamaños de poro del rango micro y nanométrico. Se estudiaron los efectos de diferentes parámetros, como presión, temperatura y velocidad de descompresión en la morfología y las propiedades de las espumas resultantes. Se observó que estas condiciones de presión y temperatura tuvieron un impacto significativo en la estructura celular de las espumas de PMMA. Comprobando que, a medida que aumenta la presión de saturación del sistema, se obtienen espumas de una menor densidad y un menor tamaño de poro. La caracterización morfológica de las espumas se realizó mediante técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y se observó una distribución uniforme de las celdas en la matriz de PMMA. Esto indica que el proceso de espumado por disolución de gases con CO2 supercrítico logra una dispersión homogénea del gas en el polímero. En conclusión, el espumado de PMMA con CO2 supercrítico es un proceso efectivo para la producción de espumas con propiedades mejoradas. La optimización de los parámetros de proceso, como la presión y la temperatura, permite controlar la densidad y el tamaño de los poros de la espuma. Estas espumas presentan características deseables, como resistencia al impacto y baja permeabilidad, lo que las hace prometedoras para diversas aplicaciones industriales.

The foaming process of polymethyl methacrylate (PMMA) using supercritical carbon dioxide (CO2) as a foaming agent has become an increasingly interesting technique in the materials industry. This process has been done through the gas dissolution foaming method, which was investigated, and the process and foam characteristics were evaluated. Experiments were carried out using a high-pressure foaming unit (SIPHON 1) specialized in obtaining supercritical CO2 and its dissolution in the PMMA polymer matrix, resulting in foams with micro and nanoscale pore sizes. The effects of different parameters such as pressure, temperature, and decompression rate on the morphology and properties of the resulting foams, which were studied. It was observed that these pressure and temperature conditions had a significant impact on the cellular structure of PMMA foams. Increasing the system's saturation pressure led to foams with a lower density and smaller cell size, that was the objective of this work. Morphological characterization of the foams was performed using scanning electron microscopy (SEM), revealing a uniform distribution of cells within the PMMA matrix. This indicates that the gas dissolution foaming process with supercritical CO2 achieves a homogeneous dispersion of the gas in the polymer. In conclusion, foaming PMMA with supercritical CO2 is an effective process for producing foams with improved properties. Optimization of process parameters such as pressure and temperature allows the control over foam density and cell size. These foams exhibit desirable characteristics such as impact resistance and low permeability, making them promising for various industrial applications.