Le polystyrène (PS) est un polymère synthétique fabriqué à partir du monomère styrène, qui est un dérivé du pétrole. C'est un polymère hydrocarboné linéaire dont la structure moléculaire est constituée d'unités styrène à longue chaîne. Chaque unité de styrène a la structure chimique suivante :
Le polystyrène est polymérisé par la formation d'une liaison covalente entre les atomes de carbone vinyliques d'une molécule de styrène et d'une autre molécule de styrène, formant ainsi de longues chaînes d'unités de styrène liées entre elles, où n représente le nombre dans la chaîne polymère Répétant le nombre d'unités de styrène, la structure moléculaire des membranes en polystyrène leur confère une grande porosité pour une filtration efficace des particules et des micro-organismes.
De plus, son hydrophobicité le rend idéal pour filtrer les solutions non aqueuses. L'hydrophobicité des membranes en polystyrène peut être attribuée à la présence de chaînes hydrocarbonées non polaires dans le squelette du polymère. Ces chaînes d'hydrocarbures sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène qui ont une électronégativité similaire et partagent donc les électrons de manière égale. Il en résulte des structures non polaires qui ne sont pas attirées par les molécules polaires comme l'eau. Outre les chaînes hydrocarbonées, les noyaux benzéniques du polymère polystyrène contribuent également à son hydrophobicité. Le cycle benzénique est constitué de six atomes de carbone et de six atomes d'hydrogène disposés dans une structure cyclique plane. Les électrons de l'anneau sont délocalisés, formant une structure non polaire stable qui n'est pas attirée par l'eau.
Propriétés de la membrane en polystyrène
1. Hydrophobe : Le polystyrène est hydrophobe, ce qui signifie qu'il repousse l'eau. Cette propriété est attribuée au grand groupe phényle non polaire (C6H5) présent dans chaque unité de styrène. Cette caractéristique rend les membranes en polystyrène adaptées à la filtration de solutions non aqueuses ou à la séparation de liquides non miscibles.
2. Résistance chimique : Le polystyrène résiste à une grande variété de produits chimiques, y compris de nombreux acides, bases et solvants. Cela rend ses membranes filtrantes utiles dans une variété d'applications de traitement chimique et d'analyse.
3. Stabilité thermique : Le polystyrène a une température de transition vitreuse (Tg) relativement élevée d'environ 100°C (212°F). Cela signifie qu'il peut résister à des températures modérées sans déformation importante ni perte de propriétés mécaniques. Cependant, il n'est pas adapté aux applications à très haute température.
4. Résistance mécanique : La membrane en polystyrène a une bonne résistance mécanique, rigidité et stabilité dimensionnelle. Cela les rend adaptés aux applications où la stabilité mécanique est importante.
5. Facilité de fabrication : Le polystyrène peut être facilement traité et fabriqué en différentes formes et tailles, y compris des membranes filtrantes minces. Cela permet la production de membranes de filtration conçues sur mesure pour répondre à des exigences spécifiques.
Industrie et application
Les membranes en polystyrène sont utilisées dans une variété d'industries et d'applications, notamment :
1. Dans la production pharmaceutique et le contrôle qualité, les membranes filtrantes en polystyrène peuvent être utilisées pour séparer et purifier les ingrédients actifs ou filtrer les polluants dans des solutions non aqueuses.
2. Les membranes en polystyrène conviennent à la filtration des solvants organiques, des acides et des bases dans les applications de traitement chimique et de recherche.
3. Dans l'industrie alimentaire et des boissons, les membranes filtrantes en polystyrène peuvent être utilisées pour la séparation et la purification d'huiles, d'agents aromatisants et d'autres composants non aqueux.
4. La membrane filtrante en polystyrène peut être utilisée pour l'analyse et la surveillance d'échantillons environnementaux non aqueux, tels que des échantillons d'air et de sol.
5. Dans l'industrie électronique, les membranes en polystyrène peuvent être utilisées pour filtrer et purifier les produits chimiques utilisés dans la production de semi-conducteurs et d'autres composants électroniques.
Une chose dont nous devons être conscients est que les membranes en polystyrène ne conviennent pas aux applications impliquant des températures élevées ou des agents oxydants puissants car elles se dégraderont ou perdront leurs propriétés mécaniques dans ces conditions.
Citation
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.
Propriétés de la membrane en polystyrène