Efeito do tratamento de polímeros em plasmas de nitrogênio

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Garcia, Gilson Piqueras
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: PTFE; Poliamida 6; Ângulo de contato; WCA; Tratamento a plasma; Polyamide 6; Contact angle; Plasma treatment
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/153025

O politetrafluoretileno (PTFE) e a poliamida 6 (PA 6) são polímeros que têm excelentes qualidades mecânicas, elétricas e químicas. Por isto, são utilizados em diversos componentes de equipamentos mecânicos e elétricos entre várias outras aplicações. Entretanto o PTFE possui um ângulo de contato com a água (WCA) de cerca de 120º e a PA 6 um WCA de cerca de 60º. Isto, especialmente no caso do PTFE, diminui a sua adesividade com outros materiais. Para resolver este problema várias técnicas têm sido sugeridas, como, por exemplo, tratamentos químicos e tratamento a plasma. Entre elas o tratamento a plasma, que tem a vantagem de produzir modificações apenas na superfície, não alterando o interior do material. O objetivo deste trabalho é estudar como o WCA varia em função dos parâmetros do tratamento a plasma de nitrogênio, a pressão do gás (p), a potência (P) e o tempo de tratamento (t). O nitrogênio foi escolhido por ser um gás cujo plasma, segundo a literatura, causa reduções significativas no ângulo de contato da superfície de polímeros. Várias séries de tratamento foram conduzidas, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Foram obtidas reduções significativas no WCA, ocorrendo o resultado notável de WCA = 0º para p = 2,6 Pa, P = 300 W e t = 30 min, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Em função dos resultados, dentro do intervalo de parâmetros utilizado, concluiu-se que, de uma forma geral, o WCA diminui com a potência e com o tempo de tratamento, e que o WCA tem um comportamento notável em função da pressão do gás, diminuindo inicialmente até atingir o valor mínimo (ótimo) de 0º para p = 2,6 Pa, e então passa a crescer a partir deste ponto. A redução do WCA das amostras tratadas foi consequência do aumento da energia de superfície, motivado pela incorporação de funções nitrogenadas e oxigenadas nas suas superfícies. A Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) foi usada para caracterizar a composição e estrutura da superfície do PTFE e da PA 6. A rugosidade e o ângulo de contato dos polímeros foram medidos por perfilometria e goniometria, respectivamente. A análise XPS mostrou, para o PTFE, que houve incorporação de oxigênio e nitrogênio, para a PA 6, o aumento da concentração de oxigênio, e para ambos, a presença de grupos químicos polares em sua superfície. As medições do WCA em função do tempo decorrido após o de tratamento, mostraram que, para o PTFE e para a PA 6, o WCA volta a crescer, estabilizando em torno de 90 dias, quando, para o PTFE atinge cerca de 80% do WCA da amostra sem tratamento. A PA 6 apresentou um resultado notável, com o WCA estabilizando com um valor de cerca do dobro do valor do WCA da amostra sem tratamento, o que transforma a sua superfície de hidrofílica para hidrofóbica, possibilitando novas possibilidades de usos em engenharia.