Orientador: João Sinézio de Carvalho Campos

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Os polímeros polifluoreto de vinilideno (PVDF), poliimida (kapton) e polidimetilsiloxano (PDMS), possuem aplicações como, dispositivos eletrônicos, membrana de separação, produção de cateteres e tubos de drenagem. No entanto, apresentam baixa hidrofilidade e energia livre de superfície com...

Resumo: Os polímeros polifluoreto de vinilideno (PVDF), poliimida (kapton) e polidimetilsiloxano (PDMS), possuem aplicações como, dispositivos eletrônicos, membrana de separação, produção de cateteres e tubos de drenagem. No entanto, apresentam baixa hidrofilidade e energia livre de superfície com propriedades adesivas relativamente fracas, limitando assim suas aplicações. Para ampliar a gama de aplicações dos polímeros, foi proposto neste trabalho, o tratamento de superfície com o objetivo de promover a adesão entre as superfícies poliméricas. Os polímeros PVDF e PDMS são inertes quimicamente, atóxicos e biocompatíveis e com o uso de sistemas microfluídicos, são fortes candidatos na produção de microcanais de PDMS recoberto com filme de PDVF, com aplicações nas áreas biológicas, médicas e controle ambiental. O kapton, devido as propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, pode ser utilizado na substituição do substrato (vidro), na produção da célula fotovoltaica. Foram utilizadas as técnicas de modificação de superfície por descarga corona, plasma de RF e spin-coating. Todos os tratamentos de superfície operam sem a necessidade de agentes químicos, minimizando a geração de resíduos. As condições e parâmetros para cada técnica foram avaliadas, para otimização dos tratamentos. As amostras após os tratamentos de superfície foram submetidas às técnicas de caracterização: medidas de ângulo de contato (método da gota séssil), espectrometria em infravermelho (FTIR/ATR), microscopia eletrônica exploratória (MEV), termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC), difração de raios-X (DRX), teste de adesão por descolamento (peel adhesion test). Foi realizado também, o cálculo da energia livre de superfície. Estas análises têm por objetivo caracterizar a superfície do material em relação a molhabilidade e energia livre de superfície, formação de grupos polares, alterações morfológicas e comportamento de volume. Pela técnica de descarga corona foram obtidos os melhores resultados para a análise de ângulo de contato e estabilidade do tratamento, quando comparados ao tratamento de superfície realizado por plasma de RF e por spin-coating. A partir dos resultados obtidos para as amostras poliméricas, pôde-se concluir que os tratamentos de superfície promoveram aumento da hidrofilicidade, favorecendo a adesão química entre as superfícies tratadas, o que pode ampliar a gama de aplicação desses polímeros

Abstract: Polyvinylidenefluoride (PVDF), polyimide (kapton) and polydimethylsiloxane (PDMS) polymers have applications such as electronic devices, separation membrane, catheter production and drainage tubes. However, they exhibit low hydrophilicity and surface free energy with relatively weak...

Abstract: Polyvinylidenefluoride (PVDF), polyimide (kapton) and polydimethylsiloxane (PDMS) polymers have applications such as electronic devices, separation membrane, catheter production and drainage tubes. However, they exhibit low hydrophilicity and surface free energy with relatively weak adhesive properties, thus limiting their applications. To extend the range of applications of the polymers, it was proposed in this work, the surface treatment with the objective of promoting adhesion between the polymer surfaces. The PVDF and PDMS polymers are inert chemically, nontoxic and biocompatible and with the use of microfluidic systems, are strong candidates in the production of PDMS microchannels coated with PDVF film, with applications in the biological, medical and environmental control areas. The kapton, due to the mechanical, electrical and thermal properties, can be used to replace the substrate (glass), in the production of the photovoltaic cell. Surface modification techniques were used for corona discharge, RF plasma and spin-coating. All surface treatments operate without the need for chemical agents, minimizing waste generation. The conditions and parameters for each technique were evaluated for optimization of treatments. The samples after the surface treatments were submitted to the characterization techniques: contact angle measurements (sessile drop method), infrared spectrometry (FTIR/ATR), exploratory electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TGA), differential exploratory calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), peel adhesion test. The calculation of free surface energy was also performed. These analyzes aim to characterize the surface of the material in relation to wettability and surface free energy, formation of polar groups, morphological changes and volume behavior. By the corona discharge technique, the best results were obtained for contact angle analysis and treatment stability, when compared to the surface treatment performed by RF plasma and spin-coating. From the results obtained for the polymer samples, it was possible to conclude that the surface treatments promoted an increase in the hydrophilicity, favoring the chemical adhesion between the treated surfaces, which can extend the application range of these polymers

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