El poliestireno (PS) es un polímero sintético hecho del monómero estireno, que es un derivado del petróleo. Es un polímero de hidrocarburo lineal cuya estructura molecular consiste en unidades de estireno de cadena larga. Cada unidad de estireno tiene la siguiente estructura química:
El poliestireno se polimeriza mediante la formación de un enlace covalente entre los átomos de carbono vinílico de una molécula de estireno y otra molécula de estireno, formando así largas cadenas de unidades de estireno unidas entre sí, donde n representa el número en la cadena del polímero Repitiendo el número de unidades de estireno, la estructura molecular de las membranas de poliestireno las dota de un alto grado de porosidad para una filtración eficaz de partículas y microorganismos.
Además, su hidrofobicidad lo hace ideal para filtrar soluciones no acuosas. La hidrofobicidad de las membranas de poliestireno se puede atribuir a la presencia de cadenas hidrocarbonadas no polares en el esqueleto del polímero. Estas cadenas de hidrocarburos consisten en átomos de carbono e hidrógeno que tienen una electronegatividad similar y, por lo tanto, comparten electrones por igual. Esto da como resultado estructuras no polares que no son atraídas por moléculas polares como el agua. Además de las cadenas de hidrocarburo, los anillos de benceno en el polímero de poliestireno también contribuyen a su hidrofobicidad. El anillo de benceno consta de seis átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno dispuestos en una estructura de anillo plano. Los electrones en el anillo están deslocalizados, formando una estructura no polar estable que no es atraída por el agua.
Propiedades de la Membrana de Poliestireno
1. Hidrofóbico: el poliestireno es hidrofóbico, lo que significa que repele el agua. Esta propiedad se atribuye al gran grupo fenilo no polar (C6H5) presente en cada unidad de estireno. Esta característica hace que las membranas de poliestireno sean adecuadas para filtrar soluciones no acuosas o separar líquidos inmiscibles.
2. Resistencia química: el poliestireno es resistente a una amplia variedad de productos químicos, incluidos muchos ácidos, bases y solventes. Esto hace que sus membranas de filtro sean útiles en una variedad de aplicaciones analíticas y de procesamiento químico.
3. Estabilidad térmica: el poliestireno tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) relativamente alta de aproximadamente 100 °C (212 °F). Esto significa que puede soportar temperaturas moderadas sin deformación significativa o pérdida de propiedades mecánicas. Sin embargo, no es adecuado para aplicaciones de muy alta temperatura.
4. Resistencia mecánica: la membrana de poliestireno tiene buena resistencia mecánica, rigidez y estabilidad dimensional. Esto los hace adecuados para aplicaciones donde la estabilidad mecánica es importante.
5. Facilidad de fabricación: el poliestireno se puede procesar y fabricar fácilmente en varias formas y tamaños, incluidas las membranas de filtro delgadas. Esto permite la producción de membranas de filtración diseñadas a medida para cumplir requisitos específicos.
Industria y Aplicación
Las membranas de poliestireno se utilizan en una variedad de industrias y aplicaciones, que incluyen:
1. En la producción farmacéutica y el control de calidad, las membranas filtrantes de poliestireno se pueden usar para separar y purificar ingredientes activos o filtrar contaminantes en soluciones no acuosas.
2. Las membranas de poliestireno son adecuadas para la filtración de solventes orgánicos, ácidos y bases en aplicaciones de investigación y procesamiento químico.
3. En la industria de alimentos y bebidas, las membranas de filtro de poliestireno se pueden usar para la separación y purificación de aceites, agentes saborizantes y otros componentes no acuosos.
4. La membrana de filtro de poliestireno se puede usar para el análisis y monitoreo de muestras ambientales no acuosas, como muestras de aire y suelo.
5. En la industria electrónica, las membranas de poliestireno se pueden utilizar para filtrar y purificar productos químicos utilizados en la producción de semiconductores y otros componentes electrónicos.
Una cosa que debemos tener en cuenta es que las membranas de poliestireno no son adecuadas para aplicaciones que impliquen altas temperaturas o agentes oxidantes fuertes, ya que se degradarán o perderán sus propiedades mecánicas en estas condiciones.
Citación
1."Polystyrenemicrofiltration membranes for water treatment" by S. Chen, Y. Wang, and Y.Huang. Journal of Membrane Science, vol. 285, no. 1-2, 2006, pp. 287-294.
2."Preparationand characterization of polystyrene-based ultrafiltration membranes" by W.Zhang, X. Wang, and H. Liu. Journal of Applied Polymer Science, vol. 130, no.2, 2013, pp. 1093-1101.
3."Polystyrene-basedmicrofiltration membranes for the removal of bacteria and viruses fromwater" by C. Li, Y. Jiang, and J. Li. Journal of Membrane Science, vol.475, 2015, pp. 307-315.
4."Polystyrene-basedultrafiltration membranes for protein separation" by S. Li, G. Zhang, andJ. Zhao. Journal of Membrane Science, vol. 369, no. 1-2, 2011, pp. 352-359.
5."Preparationand characterization of polystyrene-block-poly(ethylene oxide) copolymermembranes for gas separation" by S. Wu, H. Yang, and Y. Qian. Journal ofMembrane Science, vol.312, no. 1-2, 2008, pp. 107-115.
