Il polistirene (PS) è un polimero sintetico costituito dal monomero stirene, che è un derivato del petrolio. È un polimero idrocarburico lineare la cui struttura molecolare è costituita da unità di stirene a catena lunga. Ogni unità di stirene ha la seguente struttura chimica:
Il polistirene viene polimerizzato mediante la formazione di un legame covalente tra gli atomi di carbonio vinilico di una molecola di stirene e un'altra molecola di stirene, formando così lunghe catene di unità di stirene collegate tra loro, dove n rappresenta il numero nella catena polimerica Ripetendo il numero di unità di stirene, la struttura molecolare delle membrane in polistirene conferisce loro un elevato grado di porosità per un'efficace filtrazione di particelle e microrganismi.
Inoltre, la sua idrofobicità lo rende ideale per filtrare soluzioni non acquose. L'idrofobicità delle membrane di polistirene può essere attribuita alla presenza di catene di idrocarburi non polari nello scheletro polimerico. Queste catene di idrocarburi sono costituite da atomi di carbonio e idrogeno che hanno un'elettronegatività simile e quindi condividono equamente gli elettroni. Ciò si traduce in strutture non polari che non sono attratte da molecole polari come l'acqua. Oltre alle catene di idrocarburi, anche gli anelli benzenici nel polimero di polistirene contribuiscono alla sua idrofobicità. L'anello benzenico è costituito da sei atomi di carbonio e sei atomi di idrogeno disposti in una struttura ad anello planare. Gli elettroni nell'anello sono delocalizzati, formando una struttura apolare stabile che non è attratta dall'acqua.
Proprietà della membrana in polistirene
1. Idrofobo: il polistirene è idrofobo, il che significa che respinge l'acqua. Questa proprietà è attribuita al grande gruppo fenilico non polare (C6H5) presente in ciascuna unità di stirene. Questa caratteristica rende le membrane in polistirene idonee alla filtrazione di soluzioni non acquose o alla separazione di liquidi immiscibili.
2. Resistenza chimica: il polistirene è resistente a un'ampia varietà di sostanze chimiche, inclusi molti acidi, basi e solventi. Ciò rende le sue membrane filtranti utili in una varietà di processi chimici e applicazioni analitiche.
3. Stabilità termica: il polistirene ha una temperatura di transizione vetrosa relativamente alta (Tg) di circa 100°C (212°F). Ciò significa che può resistere a temperature moderate senza deformazioni significative o perdita di proprietà meccaniche. Tuttavia, non è adatto per applicazioni a temperature molto elevate.
4. Resistenza meccanica: la membrana in polistirene ha una buona resistenza meccanica, rigidità e stabilità dimensionale. Questo li rende adatti per applicazioni in cui la stabilità meccanica è importante.
5. Facilità di produzione: il polistirene può essere facilmente lavorato e prodotto in varie forme e dimensioni, comprese le sottili membrane filtranti. Ciò consente la produzione di membrane filtranti progettate su misura per soddisfare requisiti specifici.
Industria e applicazione
Le membrane in polistirene sono utilizzate in una varietà di industrie e applicazioni, tra cui:
1. Nella produzione farmaceutica e nel controllo qualità, le membrane filtranti in polistirene possono essere utilizzate per separare e purificare principi attivi o filtrare gli inquinanti in soluzioni non acquose.
2. Le membrane in polistirene sono adatte per la filtrazione di solventi organici, acidi e basi nei processi chimici e nelle applicazioni di ricerca.
3. Nell'industria alimentare e delle bevande, le membrane filtranti in polistirene possono essere utilizzate per la separazione e la purificazione di oli, agenti aromatizzanti e altri componenti non acquosi.
4. La membrana filtrante in polistirene può essere utilizzata per l'analisi e il monitoraggio di campioni ambientali non acquosi, come campioni di aria e suolo.
5. Nell'industria elettronica, le membrane di polistirene possono essere utilizzate per filtrare e purificare i prodotti chimici utilizzati nella produzione di semiconduttori e altri componenti elettronici.
Una cosa di cui dobbiamo essere consapevoli è che le membrane in polistirene non sono adatte per applicazioni che comportano alte temperature o forti agenti ossidanti poiché in queste condizioni si degraderanno o perderanno le loro proprietà meccaniche.
Citazione
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.
