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Type: TESE
Title: Modificação da superficie de borracha EPDM tratada por meio de processos a plasma frio
Author: Dutra, Jorge Carlos Narciso
Advisor: Bittencourt, Edison, 1941-
Abstract: Resumo: A utilização de borracha na indústria aeroespacial é citada principalmente, como proteções ténnicas de mísseis e foguetes, porém, o desafio tecnológico, que ainda persiste, é obter um nível de adesão satisfatório, aos materiais poliméricos usados como adesivos ou combustíveis sólidos. No presente trabalho, foi estudado o efeito do tratamento da superficie da borracha vulcanizada à base de etileno-propileno-dieno monômero (EPDM) por meio da utilização da tecnologia de plasma frio, que tem sido assunto de estudo por vários pesquisadores nestes últimos anos. A escolha da borracha EPDM se deve à sua excelente propriedade ténnica e boas propriedades mecânicas, porém, apresenta baixo nível de adesividade. O tratamento a plasma frio foi escolhido por ser um processo de ativação de superficie rápido, eficiente e bastante promissor, requerendo elevado conhecimento tecnológico tanto na escolha do tipo de processo a plasma quanto na preparação da composição elastomérica utilizada. Inicialmente, foi estudada uma composição de borracha denominada EPDMI A por meio de análises FT -IR, mas fatores tais como, a presença de sílica como carga e, a ligação Si-O absorver na mesma região do espectro que a ligação CO, impediram o acompanhamento das mudanças na superficie da borracha provocada pelo plasma. Baseado nestas infonnações, decidiu-se eliminar a sílica e preparar uma outra composição elastomérica denominada EPDMIB. Foram avaliadas suas propriedades mecânicas e ténnicas por meio de análises de reométricas, dinanométricas, TG, DSC e DMA com o intuito de qualificação aeroespacial. As amostras de borracha EPDM foram tratadas com plasma fonnado a partir de gás O2, Ar e de mistura de O2/ Ar em reator tipo RIE operando a 13,54 MHz e em diferentes condições de pressão, fluxo, potência de rf, composição e tempo exposição. As características químicas, fisico-químicas e morfológicas da superficie da amostra de borracha foram estudadas por meio de FT - IR, ESCA, AFM, MEV, goniômetro e teste de adesão. Com base nos resultados, é possível afinnar que o tratamento com plasma de mistura de O2 e Ar de borracha sintética vulcanizada EPDM é um processo alternativo promissor de tratamento de superfície que amplia a adesividade deste material. Este efeito é produzido como resultado de múltiplas ações superficiais que o plasma produz, das quais as principais são: homogeneização e aumento da rugosidade (ablação), ativação superficial (incorporação de grupos químicos ativos) e limpeza de superficie (remoção de agentes contaminantes e camadas ligantes de baixa resistência)

Abstract: The surface of vulcanized ethylene-propylene diene monomer (EPDM) rubber is highiy hydrophobic and so it is not suited for a number of potential applications, in particular, for to the polyurethane liner of solid propellants used in missiles and rocket. In this case, plasma treatment is a very attractive process to improve their adhesive properties. The EPDM rubber is an important material for rocket engine technology due to its thermal and mechanical characteristics. The improvement of the adhesion characteristics of EPDM on other kinds of polymers, using plasma technology, has been the major subject of many research works. carried out during the last years. In this work, the EPDM surface activation process was carried out in a reactive ion etching reactor (RIE) operated at 13,56 MHz using pure oxygen and a gas mixture of argon and oxygen in different proportions (6:0, 5:1,4:2, 3:3, 2:4, 1:5,0:6), with a total flow of 60 sccm. These essays were performed varying the process pressure from 70 mTorr to 1000 mTorr, process time from 1min to 20min and RF power input from 50W to 300W. In the order to investigate the influence ofthe parameters on the modifications of rubber surface, the samples were analyzed by goniometer, AFM, ESCA and FT - IR. The results shown that plasma assisted processes efficiently created new polar functional groups (-OR, -C=O, COOR) which increase the energy and roughness of surface rubber, thus enhancing its adhesion characteristics. The treatment of vulcanized EPDM rubber with 02/ Ar plasma proves to be a promising and alterna tive process of surface treatment able to result in the increase in the adhesive bond strength of this material. This effect is produced as a result of multiple surface phenomena induced by the plasma
Subject: Borracha
Química de superfície
Plasma de baixa temperatura
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2002
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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