Efecto de la estructura de la matriz de compuestos poliméricos con negro de carbono, en el sensado de disolventes

Abstract

En el presente trabajo se exponen los resultados obtenidos del sensado a volúmenes crecientes de cuatro diferentes especies químicas (disolventes) en dos compuestos poliméricos conductores (PS/NC y 4-ClPS/NC), con el objetivo de mostrar la influencia de la estructura química de la matriz polimérica en las características del sensor, como son la sensibilidad, el tiempo de respuesta, de relajación y de operación. La fase dispersa utilizada para ambos compuestos son partículas de negro de carbono Cabot XC72R a una concentración volumétrica de 8.7 %, la cual confiere a los materiales conductividad eléctrica, por lo que les permite hacer la función de sensores; y cuya diferencia entre ellos es la estructura química de su matriz polimérica, presentando el 4-ClPS un cloro en la posición para- respecto a la cadena principal en el anillo aromático. Para ello se describen los procedimientos y materiales utilizados en la preparación de los compuestos poliméricos mediante el método disolución-dispersión ultrasónica, la formación de películas de estos mediante la técnica de depósito por giro y el proceso de detección mediante el sensado progresivo. De los resultados obtenidos, se encontró que el compuesto polimérico de 4-ClPS/NC, es mejor sensor para acetona, ello derivado de su capacidad de detección observada (mayor sensibilidad, menores tiempos de respuesta y de relajación); pudiendo hacer uso de él para innumerables aplicaciones donde la acetona sea el analito a detectar. Lo anterior deriva como resultado de la distinta polaridad de las matrices poliméricas, y por tanto de la afinidad a disolventes similares a ella, lo cual se establece con el parámetro de solubilidad como método predictor de la compatibilidad de la matriz-disolvente. Por otro lado, las películas de PS/NC pueden ser utilizadas para fines en donde el tetrahidrofurano sea la sustancia a determinar y/o cuantificar. Adicionalmente, el método de preparación utilizado para la obtención de películas de compuestos poliméricos conductores de distintas resistencias en el presente trabajo, es un procedimiento relativamente sencillo en comparación con otros (polímeros con estructura de cadena conjugada), es decir, es económico y versátil para modificar la sensibilidad de compuestos poliméricos en función de la matriz polimérica cambiando sustituyentes que modifiquen su polaridad (momento dipolo), dando como resultado menores tiempos de respuesta y relajación; además de una manipulación útil para la elaboración de sensores flexibles y pequeños debido a las propiedades mecánicas del sustrato.