Reticulação de sistemas epóxi : avaliação de métodos cinéticos e caracterização

• Autor(a) principal: Miranda, Maria Inez Graf de
• Data de Publicação: 1998
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/253866
• topic: Resina epoxi : Reacao de cura : Dsc

Estudos de reações de cura de sistemas epóxi na ausência (diferentes anidridos) ou na presença de outros compostos, como o quartzo em pó e o derivado de celulose (hidroxipropilcelulose), foram realizados assim como a caracterização das propriedades dos produtos termofixos das misturas de sistema epóxi/hidroxipropilcelulose (HPC). As técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) foram utilizadas para a caracterização da reação de cura/propriedades térmicas e propriedades dinâmico-mecânicas, respectivamente. Neste estudo utilizamos métodos cinéticos não isotérmicos clássicos como Kissinger, Osawa (múltiplas varreduras) e Barrett (uma única varredura). Propusemos a utilização do método empírico, por nós chamado Método da Meia Largura (múltiplas varreduras). A viabilidade da aplicação do método da Meia Largura foi demonstrada pela reação de cura de três sistemas epóxi com características diferenciadas (diferentes anidridos, incorporação de carga inorgânica do tipo quartzo em pó e pela incorporação da HPC), através da técnica de DSC, na determinação de energias de ativação. O método de Barrett mostrou-se útil na investigação dos diferentes estágios do processo da reação de reticulação (iniciação, gelificação e vitrificação), onde cada sistema estudado apresentou um processo reacional característico. Concluiu-se que a cinética da reação de reticulação do sistema epóxi utilizado sofre influência da presença da carga pela interação superficial que se estabeleceu sendo este estudo indispensável na previsão de condições de processamento de compósitos afins. No estudo da cinética da reação de cura do sistema epóxi (DGEBA/DDM) com a HPC o comportamento dos parâmetros térmicos Tmin, Tg₀ e o calor (entalpia) total liberado durante a reação de reticulação deste sistema epóxi foi estudado para diferentes concentrações de HPC e diferentes velocidades de aquecimento. Pela aplicação do método de Barrett, se concluiu que a velocidade recomendada não deve ser maior que 1OºC.min⁻¹. Uma análise geral da reação de cura do sistema epóxi (DGEBA/DDM) na presença de HPC pode ser feita em termos cinéticos concluindo-se que a HPC age na parte inicial da reação como um acelerador levando a reação a ocorrer em temperaturas mais baixas e diminuindo a Ea o que indica que a HPC atua como um catalisador da reação. Porém, analisando as constantes de velocidade na Tmin, não há efeito da HPC e, após esta temperatura, a presença da HPC constitui um fator inibidor da reação. Este fato é evidenciado pelo resultado de acordo com o qual o calor envolvido na reação deste sistema (∆Hsis.epóxi) diminui além do esperado, pela composição da mistura reacional, mostrando que a HPC, além das características de catalisador, inibe a conversão total desta reação. Quanto aos estudos de reticulados do sistema epóxi (DGEBA/DDM) na presença de hidroxipropilcelulose via DSC, podemos concluir que esta técnica permitiu a identificação de três transições: a transição vítrea da HPC (TgHPC), a transição vítrea da matriz epóxi (Tgepóxi) e a transição líquido­cristalina da HPC (TLc). Verificou-se que a Tgepóxi aumentou com o aumento da teor de HPC (de O até 10 % em massa) e da velocidade de aquecimento. Este aumento foi atribuído à natureza líquido-cristalina da HPC. A técnica de DMTA foi utilizada para a investigação das relaxações presentes em sistemas epóxi (DGEBA/DDM/HPC) e evidenciou as interações presentes entre matriz epóxi e HPC através das inflexões (log E') ou dos picos (log E") na região da transição vítrea. A presença da segunda Tg da matriz epóxi (ou α') comprovou a existência de interações moleculares entre matriz epóxi e HPC que podem levar a diferentes graus de conversão da reação de cura, reações secundárias e diferentes caminhos de reação. Estas interações moleculares entre matriz epóxi e HPC mostraram estar diretamente relacionadas - pelo comportamento dos parâmetros cinéticos Ea, lnA e do calor ∆Hsis.epóxi - com as características de catalisador e também de inibidor da HPC.