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

Processo: 11/20464-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2012
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2013
Área do 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

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)