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Type: TESE
Title: Comportamento de fases de soluções binarias e ternarias de poli(etileno-co-alcool vinilico), poli(metacrilato de metila) e dimetilformamida
Title Alternative: Phase behavior of binary and ternary solutions of poly(ethylene-co-vinyl alcohol), poly(methyl methacrylate) and dimethylformamide
Author: Lima, Juliana Aristeia de
Advisor: Felisberti, Maria Isabel, 1959-
Abstract: Resumo: Neste trabalho foram estudadas blendas de poli(etileno-co-álcool vinílico) (EVOH), um copolímero semicristalino que combina segmentos hidrofílicos e hidrofóbicos e poli(metacrilato de metila) (PMMA), um polímero amorfo e hidrofílico. As blendas de EVOH, com teor de etileno variando de 27 a 44 mol %, e PMMA foram preparadas por casting a partir de soluções em DMF, e por mistura mecânica em um mini-misturador, objetivando: i) avaliar o comportamento de fases e a morfologia das blendas, EVOH/PMMA, em função da composição das misturas, do teor de etileno nos copolímeros de EVOH e do método de preparação; ii) obter os diagramas de fases das soluções binárias, EVOH/DMF, e ternárias, EVOH/PMMA/DMF, através do processo de separação de fases induzido termicamente (TIPS). O comportamento de fases das blendas, EVOH/PMMA, foi estudado através de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Dinâmico-Mecânica (DMA). A morfologia das blendas foi investigada por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM). As blendas independentemente do modo de preparação e da composição são imiscíveis. Como conseqüência desta imiscibilidade, as temperaturas de fusão (Tf) e cristalização (Tc) não são afetadas pela presença de PMMA. A morfologia das blendas varia com a composição e método de preparação. As blendas obtidas pelo método mecânico são compactas, apresentando morfologia de fase dispersa em uma matriz, com inversão de fases em aproximadamente 50 % em massa de cada componente. As soluções binárias, EVOH/DMF, e ternárias, EVOH/PMMA/DMF, foram submetidas a ensaios para a determinação das temperaturas de turvamento (Tturv) por microscopia ótica, e de cristalização dinâmica (Tcd), por DSC. As soluções binárias apresentaram comportamento UCST (upper critical solution temperature), sendo que a separação de fases L-L ocorre a temperaturas superiores à separação de fases S-L. O modelo de interações binárias prevê que a curva de separação L-L para as soluções EVOH- 38/DMF esteja situada a temperaturas superiores em relação às soluções EVOH-32/DMF e indica que a separação de fases resulta da baixa afinidade entre segmentos hidrofóbicos do EVOH com os segmentos do polímero contendo hidroxila e com o solvente, DMF, concordando com os dados obtidos experimentalmente. Filmes de EVOH obtidos pela evaporação do solvente mostraram-se densos, sem a presença de poros. As soluções ternárias também apresentaram comportamento UCST, resultando em duas fases macroscópicas, F1 e F2, à temperatura ambiente. A composição destas fases foi determinada por Análise Termogravimétrica (TGA), e os resultados mostraram que uma das fases macroscópicas é rica em EVOH e outra fase é rica em PMMA. As blendas resultantes da secagem dos sistemas ternários apresentaram duas camadas: uma densa e rica em PMMA e outra porosa e rica em EVOH. A presença de PMMA foi decisiva à formação de estruturas porosas

Abstract: In this work blends of poly (ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH), a semicrystalline copolymer which combines hydrophobic and hydrophilic segments and poly (methyl methacrylate) (PMMA), an amorphous and hydrophilic polymer were studied. EVOH blends, with ethylene content ranging from 27 to 44 mol% and PMMA were prepared by casting from solutions in DMF, and by mixing into a mini-mixer, with the objective of: i) evaluate the phase behavior and the morphology of the blends, EVOH/PMMA, depending on the composition of mixtures, the ethylene contents in the copolymers of EVOH and the conditions of mixing; ii) obtain the phase diagrams of the binary and ternary solutions, EVOH/DMF and EVOH/PMMA/DMF, respectively, by the process of thermally induced phase separation (TIPS). The phase behavior of the blends, EVOH / PMMA, was investigated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The morphology of the blends was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). The blends independently of the method of preparation and of the composition are immiscible. As a result of immiscibility, the melting temperature (Tm) and the crystallization temperature (Tc) are not affected by the presence of PMMA. The morphology of the blends varies with the composition and with the method of preparation. The blends produced by the mechanical method is compact, showing morphology of dispersed phase in a matrix, with inversion of phases in about 50% by weight of each component. The binary solutions, EVOH-38/DMF and EVOH-32/DMF, were submitted to experiments to determine the cloud temperature (Tcloud) by optical microscopy, and the dynamic crystallization (Tcd), by DSC. The binary solutions show UCST behavior (upper critical solution temperature), and the L-L phase separation occurs at higher temperatures than the S-L phase separation. The binary interaction model provides the L-L line to the EVOH-38/DMF, solutions which was situated at higher temperatures than the EVOH-32/DMF solutions and indicates that the phase separation results from the low affinity between the hydrophobic segments of EVOH with the segments of the polymer containing hydroxyl and the solvent, DMF, which agrees with the data obtained experimentally. Films of EVOH obtained by the solvent evaporating seemed to be dense, without the presence of pores. The ternary solutions also had UCST behavior, resulting in two macroscopic phases, F1 and F2, at room temperature. The phase compositions were determined by Thermogravimetric Analysis (TGA), and the results showed that one of the macroscopic phases is rich in EVOH and the other phase is rich in PMMA. The blends resulting from drying of ternary systems had two layers: a dense and rich in PMMA and another porous and rich in EVOH. The presence of PMMA was crucial to the formation of porous structures
Subject: Separação de fases induzidas termicamente (TIPS)
Blendas
Diagramas de fase
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2008
Appears in Collections:IQ - Dissertação e Tese

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