SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DE REDES POLIMÉRICAS INTERPENETRANTES SEQÜENCIAIS DE POLIURETANO E POLI(METACRILATO DE METILA) LINEAR
Rodrigo Soares Ferreira (IC); Maria Aparecida Ferreira César-Oliveira (PQ);
Marcelo Aguiar (PQ) e Sônia Faria Zawadzki (PQ).
LABPOL – Laboratório de Polímeros Sintéticos – Departamento de Química –
Cx. P: 19081 – Centro Politécnico – UFPR. e-mail: rody@quimica.ufpr.br
Palavras-chave: polibutadieno líquido hidroxilado; poliuretano; redes poliméricas interpenetrantes
INTRODUÇÃO:
Uma rede polimérica interpenetrante (Interpenetrating Polymer Network-IPN) é um tipo de mistura de dois polímeros, sendo pelo menos um deles sintetizado, ou interligado, na presença do outro. Estas redes podem ser sintetizadas de acordo com dois métodos: seqüencial e simultâneo. Nas redes seqüenciais, o monômero 1, contendo seu iniciador e seu agente de ligações cruzadas, se houver, é polimerizado. O polímero 1 é inchado no monômero 2 o qual contém o iniciador e o agente de ligações cruzadas, se houver. A primeira rede formada tende a constituir a fase contínua, apresentando em seu interior, domínios do segundo polímero, os quais deverão possuir tamanhos variados, de acordo com o grau de compatibilidade entre os polímeros e, conseqüentemente, do grau de interpenetração. Nas redes simultâneas, os monômeros 1 e 2 e seus respectivos agentes de ligações cruzadas e iniciadores são misturados e polimerizados simultaneamente, por mecanismos independentes e não interferentes.
OBJETIVOS:
Sintetizar e caracterizar redes poliméricas interpenetrantes seqüenciais de poliuretano baseado em polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH), di-isocianato de tolileno (TDI), 1,4-butanodiol (BDO) e poli(metacrilato de metila) linear.
Estudar as propriedades mecânicas das redes obtidas e verificar a influência da variação do teor do componente vinílico na IPN formada.
MÉTODOS:
O poliuretano foi obtido em duas etapas, em massa, com um teor de segmento rígido de 12,9% o que corresponde a um teor de NCO livre no pré-polímero igual a 2%. A extensão da cadeia foi feita através da adição de BDO ao pré-polímero. O poliuretano assim obtido foi inchado em outro monômero, metacrilato de metila (MMA), contendo o iniciador 2,2’ azo-bis isobutironitrila (AIBN), na concentração de 2% (m/m). Os inchamentos ocorreram durante 15 minutos, 1 hora e 24 horas respectivamente, a temperatura ambiente e ao abrigo da luz. A polimerização foi conduzida de 2 maneiras: termicamente: o molde de vidro contendo o polímero inchado foi colocado em estufa a 50 oC por 24 horas, 70 oC durante 1 hora e 90 oC durante 1 hora; ou fotoquimicamente: os materiais foram expostos à luz ultravioleta gerada por uma lâmpada de vapor de mercúrio de 400 W instalada em uma caixa de madeira revestida com material refletor e um sistema de ventilação que mantém a temperatura em seu interior próxima de 25 oC, para polimerização do componente vinílico por um tempo de 2 horas e 30 minutos.
RESULTADOS:
O metacrilato de metila foi polimerizado dentro da rede elastomérica, constituindo uma rede polimérica interpenetrante seqüencial , com um teor de poli(metacrilato de metila) (PMMA) em torno de 200% em relação à massa inicial de poliuretano. Os materiais obtidos foram homogêneos e transparentes, indicando boa miscibilidade entre os polímeros envolvidos na mistura, sem separação de fases.
A polimerização fotoquímica se mostrou mais eficiente do que a térmica e foi a técnica adotada para a realização de todas as sínteses subseqüentes.
A adição do polímero vinílico alterou significativamente o comportamento de tensão e deformação do poliuretano previamente preparado. Com o aumento do teor de PMMA o poliuretano passou a exibir um comportamento de plástico reforçado.
Foi observado um aumento de 5,451 MPa a 578,82 MPa do módulo de elasticidade, de 1,412 MPa a 23,33 MPa na resistência à tração e de 58 a 169 na dureza da mistura final, com o aumento de 0 a 67,8% no teor de PMMA, quantidade máxima correspondente ao tempo de inchamento de 24 horas.
Com relação à propriedade de alongamento foi observado um comportamento diferenciado, não esperado. A propriedade aumentou com a incorporação do polímero vinílico, que é um polímero rígido. Isto pode indicar uma boa miscibilidade entre os componentes da rede, fazendo com que o poliuretano suporte maior extensão. A partir de determinada concentração crítica de PMMA acima de 40 phr (partes por 100 de resina), o alongamento diminuiu sugerindo que o componente vinílico é que começa a “reger” o comportamento. Além disso, foi observado um aumento abrupto na resistência mecânica, no módulo de elasticidade e na dureza, para a mesma faixa de concentração de PMMA, sugerindo inversão de fases.
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PIBIC/CNPq/UFPR