Estudo do efeito da funcionalização de sílica sintética na molhabilidade de filmes de polipropileno oxidados por descarga de plasma

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fantatho, Felipe, 1991-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14321
Resumo: Orientador: Ana Rita Morales
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spelling Estudo do efeito da funcionalização de sílica sintética na molhabilidade de filmes de polipropileno oxidados por descarga de plasmaStudy of the synthetic silica functionalization effect on wettability of oxidized polypropylene film by plasma dischargeSílicaOrganosilanoFuncionalização de superfíciePolipropilenoMolhabilidadeSilicaOrganosilaneSurface functionalizationPolypropyleneWettabilityOrientador: Ana Rita MoralesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O trabalho investigou o comportamento da perda de molhabilidade dos filmes de polipropileno (PP) modificados com sílica sintética funcionalizada com ?-metacriloxipropiltrimethoxisilano, quando expostos ao tratamento superficial por plasma de ar atmosférico. A perda de molhabilidade está relacionada ao processo espontâneo de mudança conformacional das moléculas constituintes da superfície de polímero oxidado para um estado de menor energia. A investigação foi conduzida em 3 etapas sequenciais que estudaram os efeitos das variáveis de funcionalização da sílica com o organosilano, o processo de conformação dos filmes de PP, as propriedades iniciais da superfície do filme e, por fim, a modelagem experimental do comportamento de perda de molhabilidade em função do tempo. Na 1ª etapa do projeto foi evidenciado pela técnica de análise elementar, que o meio catalítico ácido, com e sem tratamento térmico de pós-condensação, propiciou maior rendimento no processo de funcionalização. A Ressonância Magnética Nuclear de Silício (29Si RMN) mostrou que o processo de pós-condensação influenciou negativamente nas estruturas formadas pelo organosilano durante a funcionalização, eliminando ligações tridimensionais e retornando o organosilano ao estado original e hidrolisado. O processo de extração por solvente tetraidrofurano seguindo de quantificação por análise elementar evidenciou que a concentração de organosilano na camada quimicamente ligada não é influenciada pelo tratamento pós-condensação, mantendo-se em valores de aproximadamente 9,0 % (em massa), que na sílica utilizada representa uma cobertura de aproximadamente 1,2 moléculas/nm² que, quando comparado com outros trabalhos da literatura evidencia que foi atingida a combinação de organização das moléculas de organosilano na forma paralela e perpendicular à superfície da sílica. A funcionalização da sílica não teve efeito sobre o processamento e conformação dos filmes de PP, os quais foram gerados na 2ª etapa. A 3ª etapa mostrou que a sílica funcionalizada com maior concentração, num meio catalítico ácido e sem a pós-condensação teve um efeito significativo no aumento de molhabilidade inicial quando o tratamento oxidativo foi conduzido em menor tempo de residência. Porém, a taxa de perda de molhabilidade dos materiais não sofreu influência da funcionalização da sílicaAbstract: This study investigated the effect of functionalized synthetic silica by organosilane (?-methacryloxypropyltrimethoxysilane) on the polypropylene (PP) film loss of wettability, when exposed to surface oxidization treatment by atmospheric air plasma. The wettability loss is related to the spontaneous process to lower the energy of the polymer matrix in the surface region which the oxidized polymer molecules turns to the bulk of the polymeric film. The investigation was carried out in 3 sequential steps that studied the effects of silica’s functionalization with organosilane, the process of conformation of PP films, the initial properties of film surface and, finally, the experimental modeling of the wettability loss behavior as a function of time. The 1st stage of the project, the elemental analysis technique showed that the acid catalytic environment, provided greater functionalization process yields, regardless the post-condensation heat treatment. Silicon Nuclear Magnetic Resonance (29Si NMR) showed that the post-condensation process had a negative influence on the structures formed by the organosilane during functionalization, eliminating three-dimensional bonds and returning the organosilane to its original and hydrolyzed state. The tetrahydrofuran solvent extraction process followed elemental analysis quantification showed that the concentration of organosilane in the chemically bonded layer is not influenced by the post-condensation treatment, remaining at values around 9.0 wt%, which on the silica used represents a coverage of approx. 1.2 molecules/nm² that when compared to the literature, shows that the combination of the organosilane molecules orientation were in parallel and perpendicular to the silica surface. The silica functionalization had no effect on the processing and conformation of the PP films, which were done in the 2nd stage. The 3rd stage showed that functionalized silica with higher concentration, in an acidic catalytic environment and without post-condensation, had a significant effect on increasing the initial wettability when the oxidative treatment was carried out in a shorter residence time. However, the wettability loss rate of the materials was not influenced by the functionalization of the silicaMestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia Química[s.n.]Morales, Ana Rita, 1958-Alves, Rosa Maria VercelinoBarbosa, Juliano MartinsUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFantatho, Felipe, 1991-20232023-09-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (114 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/14321FANTATHO, Felipe. Estudo do efeito da funcionalização de sílica sintética na molhabilidade de filmes de polipropileno oxidados por descarga de plasma. 2023. 1 recurso online (114 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14321. 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