Materiais condutores constituidos de polipirrol e borracha de EPDM

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DATA DE PUBLICAÇÃO

1994

RESUMO

Este trabalho trata da preparação de misturas de polipirrol, PPi, e borracha de EPDM, um terpolímero de etileno-propileno-5-etiledeno-2-norborneno. Os materiais foram preparados pela oxidação química do pirrol em matrizes de EPDM preparadas de diversas formas. Obteve-se blendas de PPi/ EPDM a partir da incorporação mecânica do oxidante na forma de pó à borracha, e exposição das matrizes aos vapores de pirrol. Semi-redes interpenetrantes, semi-IPN, de PPi/EPDM foram obtidas a partir do intumescimento da borracha vulcanizada em um solvente contendo o oxidante dissolvido, e tratamento das amostras intumescidas com pirrol. Foram estudados diferentes métodos de síntese para obter materiais que combinassem propriedades mecânicas e condutividade elétrica adequadas para aplicação em blindagem contra radiação eletromagnética ou coberturas antiestáticas. Verificou-se que, a partir da mistura mecânica de CuCl2 em matrizes de EPDM, seguida da exposição aos vapores de pirrol, foi possível obter blendas de PPi/EPDM com condutividade elétrica na faixa 10 S.cm, porém com propriedades mecânicas pouco satisfatórias quando comparadas às da borracha pura. Matrizes de EPDM contendo CuCl2 e peróxido de dicumila (agente de vulcanização) foram reticuladas e usadas na preparação de semi-IPN. Foi possível melhorar as propriedades mecânicas, mas a condutividade elétrica dos materiais foi mais baixa que das respectivas blendas (10 S.cm). Para contornar estes problemas, outra metodologia foi investigada. Matrizes de EPDM reticuladas com peróxido de dicumila foram intumescidas numa solução de FeCl3 em THF expostas aos vapores de pirrol. Este método permitiu a incorporação de cargas, como sílica e caolim, à matriz, sendo possível obter semi-IPN com condutividade elétrica na faixa de 10 S.cm e com propriedades mecânicas similares às da borracha vulcanizada contendo a mesma quantidade de cargas. Incorporou-se também à matriz agentes antioxidantes. Ensaios de envelhecimento térmico mostraram que a condutividade diminui rapidamente com o aquecimento, independentemente da presença do agente estabilizante. Contudo, a estabilidade térmica dos semi-IPN contendo agente antioxidante foi melhorada. Modificando-se este método (intumescimento inicial do EPDM em pirrol e imersão da matriz intumescida em solução aquosa de FeCI3) obteve-se materiais com condutividade na faixa de 10- 10 S.cm. Neste caso, o PPi formou-se apenas na superficie da matriz. Os materiais foram analisados por análise elementar, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria para obter informações sobre sua composição, miscibilidade e estabilidade térmica. Para estudar as prorpiedades eletroquímicas do material, polipirrol e blendas de PPi/EPDM foram preparados sobre eletrodos a partir da oxidação do monômero com FeCI3. Voltametria cíclica mostrou que o comportamento redox destes materiais é similar ao de polipirróis obtidos eletroquimicamente. Espectros de impedância complexa de blendas com espessura de 200 e 400 mm foram semelhantes ao de uma superposição dos espectros dos componentes puros. Estes resultados concordaram com espectroscopia de infravennelho e calorimetria diferencial de varredura indicando que as blendas são imiscíveis. Voltametria cíclica acoplada a medidas espectrofotométricas mostraram que o PPi obtido quimicamente com FeCI3, é eletrocrômico. Este apresentou cor amarela no estado reduzido e preta no estado oxidado. Contudo, o contraste cromático e o número de ciclos de coloração e descoloração foi muito inferior ao de polipirróis obtidos eletroquimicarnente. O comportamento fotoeletroquímico de PPi e blendas de PPi/EPDM foi analisado por fotovoltametria cíclica. Os materiais apresentaram fotocorrentes catódicas. A densidade de fotocorrente foi da ordem de 0,5 mA.cm, quando irradiados com luz policromática (160 mW.cm), comparável a de polipirróis obtidos eletroquirnicamente. Blendas e semi-IPN de PPi/EPDM com condutividades de 10 e 10 S.cm, respectivamente, apresentaram um bom efeito de blindagem (80 % da radiação foi absorvida) na faixa de 10-13 GHz. Para fins de defesa, estes materiais são deficientes pois deveriam absorver pelo menos 80 % da radiação numa faixa de frequências maior (5-15 GHz). Contudo, eles apresentam a vantagem de possuírem baixa densidade (~0,8 g.cm) em comparação com as proteções metálicas.

ASSUNTO(S)

condutores organicos (polimeros) polimeros condutores

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