Desenvolvimento de membranas poliméricas baseadas em Poli(fluoreto de vinilideno) para a filtração de materiais biológicos

Abstract

No decorrer dos últimos anos os materiais poliméricos têm vindo a ser bastante utilizados numa vasta gama de aplicações em setores industriais, como por exemplo a indústria ambiental, eletrónica ou biotecnológica. Um dos polímeros que tem vindo a receber muita atenção é o poli(fluoreto de vinilideno) – PVDF. Este polímero tem propriedades adequadas à produção de membranas poliméricas, como apresentar uma tensão superficial reduzida quando em membrana, ser hidrofóbicos, ter boa resistência química e mecânica, e apresentar a possibilidade de controlar a sua porosidade e o tamanho de poro, o que o torna muito importante para a realização do presente trabalho. Tendo por base este enquadramento, nesta tese foram produzidas e caracterizadas membranas poliméricas de PVDF para aplicação em filtração de materiais biológicos. Para atingir o objetivo proposto foram produzidas membranas através de um processo de separação de fase pela adição de um não-solvente (NIPS do inglês Non solvent induced phase separation). A preparação das membranas foi realizada variando as seguintes condições: tempo de dissolução, temperatura de dissolução e tempo de secagem antes da imersão no banho de coagulação (nomenclatura: a/b/c). As membranas foram sistematicamente caracterizadas por várias técnicas que visaram determinar o seu tamanho de poro, porosidade, fase polimérica, estrutura química e cristalina bem como as suas propriedades mecânicas. Finalmente, foi avaliada a eficiência da filtração das membranas pelo uso de uma bomba peristáltica. Foram obtidas eficiências de filtração de ~46%, 44% e 51% para partículas com tamanho definido de 500 nm com as membranas 4h/25°C/0min, 4h/75°C/0min e 4h/100°/0min respetivamente, o que torna estas membranas promissoras para a realização de estudos futuros acerca da produção de membranas por NIPS, com o objetivo de filtrar materiais biológicos.

Over the last few years, polymer materials have been extensively used in a wide range of applications in industrial sectors such as the environmental, electronics and biotechnology. One of the polymers that has been receiving much attention is poly(vinylidene fluoride) - PVDF. This polymer has properties suitable for the production of polymer membranes, such as its low surface tension when in membrane form, its hydrophobicity, good chemical resistance, mechanical strength, and the ability to control the porosity and pore size, which makes it very important for the present work. Based on this background, this work reports on the production and characterization of PVDF membranes for filtering biological materials. Thus, membranes were produced by non-solvent induced phase separation (NIPS), varying parameters such as dissolution time, dissolving temperature and drying time before the coagulation bath (indicated as: a/b/c). Further, a systematic characterization of the membranes was achieved by various techniques aimed at determining their pore size, porosity, polymer phase chemistry and crystal structure as well as their mechanical properties. The filtration efficiency of the membranes was evaluated by the use of a peristaltic pump. Filtration efficiencies of ~46%, 44% and 51% were obtained for particles with defined size of 500 nm using the membranes 4h/25°C/0min, 4h/75°C/0min and 4h/100°C/0min respectively, which makes these membranes promising for future studies on the production of NIPS membranes for the filtering of biological materials.