Caracterização de filmes das
blendas de polivinil butiral (PVB) e polimetacrilato de metila (PMMA)
Katrin
Chaves da Costa (IC) e Denise Freitas Siqueira Petri (PQ)
Instituto
de Química da Universidade de São Paulo
Palavras-chaves:
blendas poliméricas, molhabilidade, índice de refração.
Introdução:
O uso de polímeros no desenvolvimento de guias de onda está
bem reportado na literatura1-2. Os poliacrilatos são
os polímeros mais freqüentemente utilizados para este
fim, pois apresentam alta transparência e isotropia. Portanto,
um dos parâmetros mais importantes é o índice de
refração. Como os guias de ondas são compostos
por multicamadas, a molhabilidade de cada camada afetará
diretamente a adesão entre as mesmas. Pouco se sabe a respeito
do uso de blendas com poliacrilatos para o desenvolvimento de guias
de onda.
Objetivos:
Determinar as propriedades ópticas e a molhabilidade de
blendas de polimetacrilato de metila (PMMA) e polivinil butiral
(PVB), o qual é largamente utilizado em blindagens de vidros.
Materiais:
acetona p.a.(Nuclear, SP), tolueno p.a. (Nuclear, SP),
tetrahidrofurano (THF) p.a. (Nuclear, SP) e hidróxido de
amônio p.a.( Nuclear, SP) diluído a 5% foram utilizados
sem purificação prévia. Wafers de silício
foram fornecidos pela empresa Crystec (Berlin, RFA). PVB foi
gentilmente fornecido pela Blindex (São Paulo). PMMA com Mn
~ 58000 g/mol foi sintetizado por polimerização em
emulsão.
Metodologia:
Os wafers foram cortados em plaquinhas de aproximadamente 2,0 cm x
2,0 cm que foram limpas com acetona. Para a preparação
dos filmes foram utilizadas soluções de PMMA em tolueno
na concentração de 10mg/mL, de PVB em THF na
concentração de 10mg/mL e das blendas PMMA/PVB (nas
seguintes proporções: 95%/5%, 90%/10%, 75%/25%, 50%/50%
e 25%/75%) em THF com concentração de 10mg/mL. Os
filmes finos foram preparados por revestimento rotacional
("spin-coating") no spinner Headway PWM32-PS-R790 (Garland,
USA) com rotação de 3000 rpm por 30 s. onde, as placas
de silício, já limpas, foram recobertas com a solução
desejada e sob rotação houve a formação
do filme polimérico desejado. O mesmo procedimento foi
utilizado para todas as amostras. Medidas de ângulo de contato
(através de aparelhagem montada no laboratório e com
leitura digital pela câmera digital Casio QV10 e por software
fornecido pelo fabricante) foram feitas para os filmes de PMMA, PVB e
das blendas PMMA/PVB. O índice de refração e a
espessura dos filmes foram obtidos por elipsometria (DRE-ELX032,
Ratzeburg, RFA).
Resultados:
Os
ângulos de contato de avanço medidos para filmes de PMMA
e PVB puros apresentaram valores idênticos igual a (60 ±
2)º. As blendas apresentaram valores semelhantes aos polímeros
puros. Portanto, verificamos que os filmes de PMMA, de PVB e
as respectivas blendas têm molhabilidades próximas, o
que pode contribuir favoravelmente à construção
das multicamadas para os guias de onda. Porém, os filmes de
PVB têm uma maior rugosidade que os filmes de PMMA, o que pode
ser observado pelos valores de histerese (ângulo de avanço
– ângulo de recesso)
de 27o e 5o,
respectivamente. Uma análise da morfologia dos filmes será
feita por microscopia de força atômica.
Os
valores de índice de refração n obtidos por
elipsometria para os filmes de PMMA, PVB e blendas estão
mostrados no gráfico abaixo. Há uma diminuição
aproximadamente linear do índice de refração
quando o teor de PMMA na blenda aumenta. Em guias de ondas as
diferenças de índice de refração dos
materiais que compõem as multicamadas devem ser £
que 0,01, a fim de se evitar perda de intensidade de luz. As blendas
de PVB e PMMA se mostram bastante vantajosas para fabricar guias de
onda, pois variando a composição da blenda pode-se
obter índices de refração dentro do intervalo
desejado. A espessura média dos filmes foi de (110 ±
10) nm.
Conclusões:
PVB e PMMA apresentam molhabilidades semelhantes, mas índices
de refração diferentes em comprimento de onda de 632,8
nm. Variando a composição das blendas é possível
obter-se materiais com índices de refração
variando na faixa de 0,01. Estes resultados mostram que as blendas
de PVB e PMMA são materiais viáveis para a confecção
de guias de onda.
Bibliografia:
Toshio
Watanabe, Naoki Ooba, Shoichi Hayashida, Takashida Kurihara, and
Saburo Imamura. Journal of Lightwave Technology, vol 6, 1998, p.
1049-1055.
Junya
Kobayashi, Tohru Matsuura, Yasuhiro Hida, Shigekuni Sasaki, and
Tohru Maruno. Journal of Lightwave Technology, vol 16, 1998, p.
1024-1029.