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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Comportamento de fases de soluções de poliolefinas funcionalizadas e implicação na obtenção de membranas pelo processo TIPS
Title Alternative: Phase behavior of functionalized polyolefin solutions and its inference on obtaining membrane by TIPS process
Author: Marques, Rosalva dos Santos
Advisor: Felisberti, Maria Isabel, 1959-
Abstract: Resumo: Neste trabalho, estudou-se o comportamento de fases de soluções binárias e ternárias de poliolefinas funcionalizadas com hidroxilas (EVOH) e ácido carboxílico (PEAA) nos solventes dimetilformamida e álcool benzílico. Utilizou-se EVOH contendo 27 e 44 mol % e PEAA contendo 80 mol % de etileno. As soluções exibem o comportamento de fases do tipo UCST, apresentando separações de fases líquido-líquido (L-L) e sólido-líquido (S-L). As temperaturas de separação de fases L-L e S-L, TL-L e TS-L, respectivamente, foram determinadas para soluções com diferentes composições por inspeção visual e por DSC, respectivamente. Enquanto TS-L para as soluções binárias de EVOH varia fortemente da com a composição das soluções binárias, TS-L para as soluções binárias de PEAA é praticamente constante. Estes resultados foram interpretados sob a ótica de um modelo em que a cristalização do PEAA, que envolve os segmentos de etileno do copolímero, ocorre quase na ausência de solvente. Já a cristalização do EVOH, que envolve os segmentos hidroxilados, ocorre em meio ao solvente, em uma condição em que o potencial químico do polímero varia com a composição da solução. Este modelo pode ser comprovado por estudos de fluorescência empregando-se o pireno e o acetato de uranila como sondas hidrofóbica e hidrofílica, respectivamente. Estes estudos de fluorescência permitiram também acessar transições não detectáveis por DSC. As soluções ternárias homogêneas apresentam mais de uma separação de fases L-L quando submetidas a resfriamento. O diagrama de fases ternário foi construído determinando-se as composições das soluções em equilíbrio, decorrentes da primeira separação de fases L-L, por termogravimetria de alta resolução. Os diagramas de fases das soluções ternárias resultantes das combinações possíveis entre os diferentes polímeros e solventes apresentam regiões de miscibilidade limitadas localizadas em regiões próximas aos vértices, sendo as composições das fases em equilíbrio características de cada combinação nas soluções ternárias. Os materiais resultantes da evaporação do solvente de soluções submetidas ao processo TIPS (Temperature Induced Phase Separation) são compactos ou porosos, dependendo da afinidade polímero-solvente. Entretanto, as morfologias dos materiais resultantes de soluções ternárias submetidas ao processo TIPS são únicas e características do par polímero-polímero, demonstrando que a estratégia de combinação de polímeros para controlar a morfologia é viável

Abstract: The phase behavior of binary and ternary solutions of functionalized poliolefins with hydroxyls (EVOH) and carboxylic acid (PEAA) were studied using dimethylformamide and benzyl alcohol as solvents. PEAA containing 80 mol % and EVOH containing 27 and 44 mol % of ethylene were used. The binary and ternary solutions present a typical UCST behavior associated to liquid-liquid (L-L) and solid-liquid (S-L) phase separation. The temperatures related to L-L and S-L phase separation, TL-L e TS-L, respectively, were determined visually and using DSC, respectively. While TS-L depends on the EVOH solution composition, it is practically constant for PEAA solutions. These results were explained using a model in which the crystallization of PEAA from the solution occurs in absence of solvent, once it involves the polyethylene segments. On the contrary, the crystallization of EVOH from the solution, that involves the hydroxylated segments, occurs in presence of the solvent. This condition leads to the decrease of the chemical potential of EVOH in the solution. The models could be proved by fluorescence experiments using pyrene and uranyl acetate as hydrophobic and hydrophilic probes, respectively. Moreover, the fluorescence experiments allow accessing other transitions not detectable by DSC for ternary solutions. The homogeneous ternary solutions present more than one L-L phase separation by cooling. The ternary diagram was determined by the first L-L phase separation using the composition data accessed by high resolution thermogravimetry. The ternary solutions of all possible combination of polymers and solvents show a restricted miscibility window in the regions near the vertices. The composition of the phases in equilibrium is characteristic of each ternary solution, as well as, the morphology of the materials resulting from the evaporation of the solvent after the solution being subjected to TIPS (Temperature Induced Phase Separation) process. This process applied to binary and ternary solutions resulted in dense or porous materials depending on the polymer-solvent affinity. However, the morphology resulting from ternary solutions subjected to TIPS process and solvent evaporation is unique, showing that the strategy of combining different polymers is a viable route to control the morphology of polymers
Subject: Comportamento de fases
Separação de fases induzidas termicamente (TIPS)
Membrana
Solução (Química)
Poli(etileno-co-álcool vinílico)
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2014
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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