Novel thermally rearranged copolymers and application for gas separation membranes

Resumen

En esta tesis se han diseñado varias series de poliimidas aromáticas con grupos hidróxilos en posición orto al nitrógeno de la amina (HPIs), con el objeto de conseguir precursores que puedan sufrir procesos de reconversión térmica a polibenzoxazoles (TR-PBOs) en estado sólido. Esta conversión de HPIs a TR-PBO se realiza a unos 400-450 oC, y produce materiales polímeros de elevada importancia industrial, en particular en procesos de separación de elevada eficiencia. La idea primaria de la memoria de esta Tesis doctoral es conseguir mejoras en las propiedades mecánicas con objeto de poder aplicar estos polímeros en la formación de membranas de separación de gases con buenas propiedades de productividad en aplicaciones industriales donde se requieren elevadas presiones de operación. Para poder cumplir con estos requisitos es fundamental realizar un diseño racional para poder encontrar un equilibrio entre las propiedades de permeación deseadas y otras características que permitan su aplicación en procesos reales de la industria. Para ello, el diseño empleado en esta memoria de tesis doctoral ha consistido en usar el proceso de copolimerización y el uso de técnicas de entrecruzamiento. Al mismo tiempo, el trabajo de esta memora de tesis doctoral ha permitido obtener relaciones entre la temperatura de conversión (proceso fundamental en la aplicación de estas membranas en la industria, ya que una disminución de esta temperatura de conversión se traduce en un menor coste de la membrana), el método de síntesis (con la idea de conseguir polímeros precursores de elevado peso molecular), la correcta elección de los comonómeros empleados; y las propiedades finales. Todo ello se ha traducido en la obtención de materiales de separación de gases con excelentes propiedades de separación (comparables a los mejores materiales TR descritos en la bibliografía) y que presentan propiedades mecánicas de lejos superiores a las presentadas por materiales análogos. Por ello, y en conclusión, este trabajo ha permitido desarrollar materiales con verdadera capacidad para ser aplicados en la industria, en particular para captura de CO2 a altas temperaturas.