Efeitos da descarga corona em superfície de polipropileno em temperatura ambiente e acima

Abstract

Este trabalho avalia o efeito do tratamento por descarga corona em temperatura ambiente e acima para promover aumento da energia de superfície em filmes de polipropileno (PP). Submeteram-se amostras de polipropileno ao tratamento corona em sistema com geometria ponta-plano e utilizou-se de tensão de polarização dos eletrodos em 5kV . Avaliaram-se os efeitos do tratamento corona através de medidas de ângulo de contato pelo método da gota séssil, em função dos parâmetros: tempo de tratamento corona (2s a 90s), temperatura das amostras de polipropileno ( 25• C e 55 • C) e distância entre os eletrodos (3mm e 5mm). Os resultados indicam influência significativa do tempo de tratamento corona e da distância intereletrodos. Ademais, o tratamento corona aumenta a energia de superfície dos filmes observada através da diminuição do valor do ângulo de contato entre amostra e gota d'água (inicialmente 88 • sem tratamento e 50 • após corona com 3mm de distância entre os eletrodos). Dentre os parâmetros e condições estudadas a temperatura não apresenta influência nos valores de ângulo de contato a fim de mudar a energia de superfície dos filmes.Em adição as medidas de ângulo de contato, medem-se propriedades físico-químicas da superfície do PP através da obtenção dos espectros dos filmes por espectrometria de infravermelho com transformações de Fourier (FT-IR) e de micrografias obtidas por microscopia eletrônica exploratória (MEV). A energia de superfície (antes e após tratamento corona) foi determinada utilizando-se os seguintes métodos: tensão superficial crítica (γ c ), equação de estado (EE) e as aproximações de Owens/ Wendt (OW), Wu (Wu) e van Oss/ Chaudhury/ Good (VCG).A partir destes métodos encontra-se que: foram observadas diferenças entre os espectros de FT-IR obtidos nas diferentes condições de tratamento estudadas quando associadas a modificação por corona sob temperatura acima da ambiente (55 • C ± 2 • C). Alterações na topografia dos filmes de PP foram observadas após tratamento por descarga corona através da formação de grânulos, depressões, eriçamento e protuberâncias na superfície destes. Melhorias na energia livre superficial dos filmes de PP foram observadas após tratamento corona e variou aproximadamente de 36,9mN/m para 47,9mN/m em filmes sem tratamento superficial e após 10s de tratamento por descarga corona quando determinada através da aproximação de VCG, respectivamente.

Propriedades de superfície introduzidas por plasma de Rádio Frequência (RF), descarga corona e spin-coating nos polímeros

“…O esquema do mecanismo de oxidação superficial do PP envolve apenas oxigênio como espécies reativas, mas existem outras possibilidades para a introdução de novas funcionalidades de oxigênio na superfície, como a reação com água e óxidos de nitrogênio, porém grupos (óxidos de nitrogênio) estão presentes em níveis muito baixos (SELLIN, 2002;AKISHEV et al, 2005). --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------carbono-carbono (2,54eV) e carbono-hidrogênio (3,79eV) da superfície de polímeros como PP, gerando radicais livres (CARNEIRO, 2001;SELLIN, 2002;SENA, 2011).…”

“…O MEV possui grande capacidade de gerar imagens com resolução espacial de poucos nanômetros (nm), e portanto é um microscópio versátil utilizado para a observação de características microestruturais de materiais, pois possibilita o uso de amostras de grandes dimensões (cm³) e permite a observação de amostras com superfícies irregulares e topografia complexa (MAGALHÃES, 2009;SENA, 2011;LOUZI, 2015).…”

“…O tempo de 10 min de tratamento por descarga corona mostra-se ideal, atingindo redução nos valores do ângulo de contato, para 59º (PVDF), 59º (kapton), 72º (PDMS), indicando melhora na propriedade de molhabilidade e adesão do material. O aumento da molhabilidade produzida na superfície dos polímeros, após o tratamento por descarga corona são atribuídos à introdução de grupos polares como, carbonilas (C=O), ácidos carboxílicos --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------(COOH), éster (COC=O), hidroxilas (C-OH) e peróxidos (C-O-O) (CARNEIRO, 2001;SENA, 2011;SELLIN, 2002;LOPES, 2012). Tabela 4.2.…”

“…O método de aproximação de Zisman é utilizado para caracterizar a superfície de um sólido, por determinar a tensão superficial crítica (TSC), ou simplesmente energia superficial crítica (γc), obtido pela medida do valor de θ, entre diferentes líquidos de medida e a superfície sólida (ABBASIAN et al, 2004). A γc é definida quando a tensão superficial de um líquido (γLV) de referência molha completamente a superfície do sólido, ou seja, quando --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a γLV é igual à tensão superficial crítica (γc) (ZISMAN, 1964;GINDL et al, 2001;SENA, 2011). Na Tabela 4.7 estão correlacionados os valores da energia superficial crítica (γc), obtidos pelo método de aproximação de Zisman.…”

“…Observa-se que a energia superficial crítica (γc), utilizando a aproximação de Zisman e a energia livre de superfície entre o sólido/vapor (γSV), obtido pela Equação de Estado (EE), apresentam menores valores quando comparados a energia livre de superfície total (γSV total ) determinado pelo método de Wu (média harmônica) (ZISMAN, 1964;GEYTER et al, 2008;COSTA et al, 2009;AWAJA et al, 2009;WANG et al, 2010). O método da Equação de Estado (EE) considera a sua aplicação, quando as interfaces envolvidas são apenas relacionadas com as interações de dispersão (GINDL et al, 2001;AWAJA et al, 2009;SENA, 2011).…”