Aplicación de la termodinámica estadística a la adsorción de copolimeros en la interfase sólido/líquido. Comparación con resultados experimentales

Abstract

La adsorción de copolímeros en la interfase sólido/líquido (entendiendo por copolímero, según la clasificación de Scheutjens y Fleer, aquellas cadenas lineales formadas por monómeros de distinta naturaleza, por ejemplo, de tipo hidrófobo e hidrófilo) es un fenómeno de gran interés en la actualidad. Su importancia radica en que al adsorberse sobre la superficie modifican las características de la misma, como su hidrofobicidad o su carga, lo que hace que resulten de gran utilidad en diversos campos como la industria, la medicina o la biología. El interés en esta Tesis ha sido el de aportar nuevos conocimientos sobre dicho fenómeno, en particular para el sistema en el que la superficie adsorbente es una superficie hidrófoba y el adsorbato es una cadena antifílica. Conociendo cómo afectan distintas propiedades de la superficie y de las cadenas que se adsorben se puede obtener información sobre qué mecanismos son los responsables del fenómeno de adsorción. Para ello se ha realizado un amplio estudio experimental de la adsorción de distintos tipos de cadenas (tensioactivos y un péptido sintético) sobre látex de poliestireno. Por otro lado se ha analizado cómo la adsorción de tensioactivos cargados modifica las características de la superficie sobre la que se adsorben. Un extenso estudio experimental de movilidad y estabilidad coloidal de estos sistemas en función de la cantidad de tensioactivo y de la concentración de electrolito presente en el medio se ha presentado también en esta Tesis Doctoral. El resultado más interesante de cara a su posterior aplicación es la posibilidad de conseguir distintos regímenes de estabilidad coloidal con el mismo sistema aumentando la concentración de tensioactivo en el medio, llegando finalmente a una desestabilización de dicho sistema por deplexión causada por micelas. Por último se ha realizado un análisis teórico de la adsorción de tensioactivos no iónicos de distinto tamaño sobre superificies hidrófobas mediante un tratamiento termodinámico estadístico. Se trata de la teoría Self Consistent Field para Adsorción y/o Asociación (SCF-A), que incorpora los efectos del tamaño de cadena y las interacciones entre los distintos componentes del sistema mediante una aproximación de campo medio. De esta forma se puede conocer la estructura de la capa adsorbida, la isoterma de adsorción y se puede desarrollar un estudio termodinámico del sistema a partir de la función de partición. En esta Tesis se ha conseguido mejoras en cuanto al diseño teórico de las moléculas de copolímero y en cuanto al análisis de la formación de agregados de tensioactivo sobre la superficie, que permiten una mejor predicción teórica de los fenómenos de micelización y adsorción de dichas cadenas