Hibridos organo-inorganicos derivados de estireno ou divinilbenzeno

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

Esta tese tem como objetivo o estudo estrutural e morfológico de híbridos orgânico-inorgânicos, derivados de estireno ou de divinilbenzeno, destacando-se a utilização das técnicas de espalhamento de raios-X a baixos ângulos, SAXS, microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo, FESEM, e microscopia de força atômica, AFM, na caracterização destes materiais. Foram preparados dois tipos de copolímeros híbridos: 1) os derivados de estireno e divinilsiloxano, DVS, ou 1,3,5,7-tetrametiltetravinilciclossiloxano, D4V, a partir de reações de polimerização induzidas por radicais, sendo obtidos materiais de cor branca na forma de pó; 2) os derivados de divinilbenzeno, DVB, e 1,3,5,7 - tetrametilciclossiloxano, D4H, a partir de reações de hidrossililação, sendo os produtos obtidos na forma de pó ou de filmes auto-suportados. A estrutura molecular dos copolímeros híbridos foi caracterizada por RMN de H, Si ou C, e por espectroscopia infravermelho ou Raman. A estabilidade térmica dos materiais foi examinada por análise termogravimétrica e a temperatura de transição vítrea foi determinada por calorimetria diferencial de varredura. Foram também realizados ensaios dinâmico-mecânicos nos híbridos obtidos como filmes. A análise estrutural a longa distância dos materiais foi efetuada por difração de raios-X e por SAXS. A morfologia dos copolímeros foi examinada por FESEM, enquanto que a topografia dos filmes foi observada por AFM. Os híbridos derivados de estireno e DVS ou D4V foram solúveis em solventes orgânicos usuais, apresentando uma incorporação máxima de 16% de DVS e 45% de D4V. Espectros de RMN H e Si evidenciaram a presença de grupos =Si- CH=CH2 residuais nos materiais obtidos. Os híbridos derivados de DVB e D4H foram obtidos como pós insolúveis em solventes orgânicos e na forma de filmes auto-suportados, por reação de hidrossililação, com alto rendimento de conversão. Espectros infravermelho ou Raman e RMN MAS C e Si evidenciaram a presença de traços de =Si(CH3)H em alguns híbridos, e de grupos residuais -CH=CH2 em quantidades proporcionais à de DVB utilizada nas sínteses. Os resultados das análises termogravimétricas para os híbridos evidenciaram boa estabilidade térmica para os mesmos, sendo esta característica acentuada nos derivados de DVB. A incorporação de siloxanos no PS levou a uma diminuição da Tg, em relação ao homopolímero. Nos derivados de DVB, a maior incorporação de siloxanos produziu materiais com valores de Tg relativamente baixos, apesar da alta densidade de reticulação dos mesmos. Todos os híbridos foram obtidos como materiais amorfos. Nos experimentos realizados por SAXS, observou-se espalhamentos de baixa intensidade. As curvas de espalhamento apresentaram, de um modo geral, o perfil característico de sistemas contendo centros espalhadores de tamanhos polidispersos. Os híbridos derivados de estireno foram classificados como fractais de superfície, enquanto que os derivados de DVB, obtidos na forma de pó, foram classificados como fractais de massa. O espalhamento observado nos filmes derivados de DVB não apresentaram o perfil característico de fractais. A análise morfológica dos híbridos derivados de estireno, efetuada por FESEM, evidenciou a presença de partículas com formas variadas, de irregulares a esferas. Os produtos obtidos como pós, derivados de DVB, apresentaram-se na forma de agregados particulados de superfície rugosa. A rugosidade foi proporcional à quantidade de siloxano presente no material. A superfície de fratura dos filmes híbridos apresentou textura homogênea. A topografia da superfície dos filmes, analisada por AFM, também mostrou dependência da rugosidade com a composição do material. Os filmes híbridos apresentaram, de um modo geral, baixa permeabilidade aos gases H2, CH4, O2 e N2. Entretanto, foram altamente seletivos ao H2. Os filmes 5-D e 6-D, mais ricos em DVB, comportaram-se praticamente como selantes em relação ao CH4, O2 e N2, nas condições experimentais em que foram analisados.

ASSUNTO(S)

materiais compostos microscopia eletronica de varredura quimica organica membranas permeaveis a ions raio x estireno

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