Desenvolvimento de uma metodologia de tratamento a plasma para produção de poliamida superhidrofóbica

• Processo: 11/20464-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
• Beneficiário: Adriana de Oliveira Delgado Silva
• Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais compósitos poliméricos Poliamidas Materiais hidrofóbicos Tecnologia de plasma Deposição química em fase de vapor assistida por plasma (PECVD) Indústria automobilística
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: nylon PA66 | pecvd | Piii | plasma | superhidrofobicidade | Materiais

Resumo

Os compósitos poliméricos têm encontrado um espaço cada vez maior na indústria, devido às suas propriedades de resistência e leveza associadas a custos relativamente baixos. Em particular, as poliamidas PA, conhecidas como nylon, são usadas para um grande número de aplicações, especialmente na indústria automotiva. Contudo, a elevada afinidade deste material a água produz absorção de umidade e inchaço, alterando as dimensões finais dos componentes produzidos e diminuindo seu tempo de vida útil. Uma forma de tentar contornar este incoveniente é produzir uma camada superhidrofóbica na superfície do nylon de forma a impedir o contato entre líquidos e vapores com o interior do material. Os tratamentos à plasma têm se mostrado como poderosas ferramentas para alteração das propriedades superficiais de sólidos. Nesse contexto, o projeto tem como objetivo desenvolver uma camada superhidrofóbica na superfície da poliamida PA66, mantendo as suas propriedades mecânicas. Para tanto propõe-se dois tipos de tratamento: 1) ablação a plasma combinada com a implantação iônica por imersão em plasma, visando a obtenção de uma superfície micro e nano estruturada; e 2) recobrimento da superfície com uma camada de filme organometálico a partir de plasma de hexametildisiloxano, HMDSO. As condições experimentais utilizadas em cada tipo de tratamento serão variadas, visando-se encontrar um método otimizado, que diminua a molhabilidade da poliamida, mantenha as suas propriedades mecânicas e possa ser aplicado em escala industrial. Nos tratamentos de ablação e implantação iônica serão empregados plasmas de Ar e Ar/O2, variando-se a proporção do gases, a potência e a pressão do plasma, a magnitude e a frequência dos pulsos de polarização aplicados às amostras, tão bem como o tempo de exposição. No tratamento por recobrimento, os filmes serão depositados a partir de plasmas de HMDSO diluídos em Ar e O2 e será investigado o efeito da composição química, pressão e potência do plasma, na molhabilidade da poliamida. Os materiais tratados e como-recebidos serão analisados por diferentes técnicas. A molhabilidade será determinada pela medida do ângulo de contato, enquanto a rugosidade será determinada através de imagens topográficas adquiridas por AFM (Atomic Force Microscopy) e também por perfis topográficos adquiridos por perfilometria. A morfologia superficial será avaliada por imagens de microscopia eletrônica de varredura e o perfil da composição química será analisado por RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy). Espectroscopia no infravermelho e perfilometria serão aplicadas respectivamente na determinação da estrutura química e espessura das camadas de filme depositado. O efeito dos tratamentos na resistência mecânica das amostras será investigado pela técnica de nanoidentação. Pretende-se determinar, ao final do trabalho, uma metodologia de tratamento a plasma capaz de produzir amostras de nylon com propriedade superhidrofóbica, sem perda de resistência mecânica, e que possa ser implementada em escala industrial. Sem dúvida, este resultado irá representar um grande avanço científico e tecnológico na área de processamento de materiais de engenharia. (AU)