Avaliação da Cinética de Degradação Térmica de Membranas de Acetato de Celulose Híbridas usando Métodos Isoconversionais

Cellulose acetate membranes are widely used in industry, emphasizing water purification processes, such as desalination. With some limiting mechanical properties, the synthesis of hybrid membranes appears as an alternative for developing high-performance materials. For its application, knowledge of thermal stability is crucial. In this work, the thermal degradation kinetics of AC-SiO2-(CH2)3NH2 hybrid cellulose acetate membranes are evaluated from thermogravimetric analysis, at three heating rates, 5, 10, and 20°C/min. The isoconversional methods proposed by Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa, and Friedman were used for the present study of degradation kinetics. It was observed that insertion of silicon to polymeric structure promoted thermal stability to the membrane, presenting higher activation energy than pure cellulose acetate membrane, increasing from 240.28 to 1039.01 KJ/mol, using the method of Friedman. In contrast, the increase in nitrogen concentration decreases its thermal stability compared to the cellulose acetate membrane with incorporated silicon, reducing the activation energy from 1039.01 to 250.50 KJ/mol. However, it is more stable than the pure cellulose acetate membrane. The evaluation carried out in this study explained the influence of the minimum variation in the chemical composition against the thermal stability of hybrid membranes, being a factor of great importance for its application.As membranas de acetato de celulose são amplamente utilizadas na indústria, nos processos de purificação de água, principalmente na dessalinização. Com algumas propriedades limitantes, a síntese de membranas híbridas aparece como uma alternativa para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho. Para sua aplicação, o conhecimento da estabilidade térmica é crucial. Neste trabalho, a cinética de degradação térmica de membranas híbridas de acetato de celulose AC-SiO2-(CH2)3NH2 é avaliada a partir de análise termogravimétrica, em três taxas de aquecimento, 5; 10 e 20 °C/min. Os métodos isoconversionais propostos por Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa e Friedman foram usados para o presente estudo da cinética de degradação. Observou-se que a inserção do silício na estrutura polimérica promoveu estabilidade térmica à membrana, apresentando energia de ativação superior à membrana de acetato de celulose puro, passando de 240,28 para 1039,01 kJ/mol, pelo método de Friedman. Em contraste, o aumento na concentração de nitrogênio diminui sua estabilidade térmica em relação à membrana de acetato de celulose com silício incorporado, reduzindo a energia de ativação de 1039,01 para 250,50 kJ/mol. No entanto, é mais estável do que a membrana de acetato de celulose pura. A avaliação realizada neste estudo explicou a influência da variação mínima na composição química contra a estabilidade térmica de membranas híbridas, sendo um fator de grande importância para sua aplicação