Analisi dei modelli per il rigonfiamento di matrici polimeriche vetrose indotto dall'assorbimento di gas o vapori

Attualmente è di significativo interesse l'utilizzo di tecniche avanzate per la separazione di miscele di gas o vapori per sostituire i processi termici ad alta intensità energetica come la distillazione. Queste tecnologie sfruttano membrane specializzate ad alta selettività e permeabilità. Per l’applicazione di queste tecniche sono necessari dati di equilibrio tra soluto e materiale assorbente. Queste membrane sono generalmente prodotte con polimeri vetrosi, particolarmente adatti a questi usi grazie ad un alto volume libero e un’ottima resistenza ai solventi. Tuttavia, la termodinamica di equilibrio è inconcludente per questa tipologia di materiali data la loro natura di non equilibrio. Per predire con precisione la quantità di soluto assorbita nei polimeri vetrosi a diverse pressioni e temperature sono stati proposti alcuni modelli nel corso del tempo. Inizialmente l’approccio NELF, che consiste nel descrivere il sistema vetroso con la densità del polimero come variabile di stato interna, ha mostrato i migliori risultati. Questo metodo però necessita di un modello che integri il rigonfiamento del materiale, tipico dei polimeri vetrosi, come ad esempio il NERS. Recentemente è stato proposto un nuovo modello termodinamico di non-equilibrio per la rappresentazione delle curve isoterme di assorbimento polimero-soluto. Questo approccio detto DGRPT calcola il potenziale chimico della miscela polimero/penetrante come perturbazione del potenziale chimico del polimero puro. Dai risultati dell’elaborato si deduce che il modello DGRPT non riesce a rappresentare con precisione i valori di assorbimenti dei polimeri più densi, mentre è più accurato per materiali ad elevato volume libero. L’approccio NERS è opposto, caratterizza con successo materiali più densi, ma è meno preciso per i polimeri più moderni. Tuttavia, va considerato che i calcoli dell’approccio NERS sui polimeri super-vetrosi sono stati svolti con parametri dell’equazione di stato ottimizzati sul modello DGRPT.