Síntese e caracterização de copolímeros de polinaftalimidas e seus compósitos com óxido de grafeno reduzido

Autor(es)

Heloisa Moretti Passos

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2022-03-25

Membros da banca

Maria Isabel Felisberti; Cesar Liberato Petzhold; Thiago Ferreira da Conceição; Cláudia Longo; Camila Alves de Rezende

• Orientador: Maria Isabel Felisberti

Resumo

Poliimidas são polímeros de alto desempenho, cujas propriedades podem ser moduladas a partir de modificações estruturais. A rota de policondensação em duas etapas utilizada para a síntese de poliimidas de 5 membros desde os anos 60, era reportada na literatura até 2019 como sendo inviável para dianidridos de 6 membros para a produção de polinaftalimidas (PNI). Nesse trabalho, a rota de policondensação em duas etapas para PNI baseadas em dianidrido 1,4,5,8-naftalenotetracarboxílico (NTDA, dianidrido 6) e 4,4'-(9-fluorenilideno)dianilina (FNDA, diamina S) foi conduzida com sucesso em condições brandas (40 °C, 4 h, sem catalisadores), resultando na aminólise do dianidrido 6 e minimizando a imidização precoce. A neutralização do intermediário ácido poliâmico (APA), gerando o sal (SAP), resultou em aumento expressivo do grau de imidização, pois a amina atua como catalisador para a imidização, o que é indesejável. A formação de APA e SAP, assim como a imidização e formação de PNI, foram confirmadas por GPC, RMN 1H, RMN 13C e FTIR. A condição ótima de síntese foi avaliada também para PNI baseadas em dianidrido 6 e hexametilenodiamina (HMD, diamina L) ou 1,5-diaminonaftaleno (DAN, diamina N). Contudo, a polimerização com a diamina L é muito rápida, comprometendo a homogeneização do meio, enquanto a polimerização com a 4,4'-(1,3-fenilenodioxi)dianilina (PDODA, diamina F) mostrou-se inviável a 40 °C e levou a conversão parcial a 60 °C. Copolímeros baseados nas diaminas S, L, F e nos dianidrido 6 e dianidrido 3,3',4,4'-bifeniltetracarboxílico (BPDA, dianidrido 5) foram sintetizados e caracterizados de acordo com suas propriedades térmicas, mecânicas, dinâmico-mecânicas e dielétricas. Polímeros baseados na diamina S e nas diaminas S e L são amorfos, enquanto os baseados em diamina F foram semicristalinos. Os polímeros apresentaram temperaturas de transição vítrea acima de 219 °C, temperaturas de fusão entre 303 °C e 460 °C e temperaturas de degradação entre 490 °C e 585 °C. Copolímeros baseados na diamina L e na diamina S apresentaram estrutura do tipo bloco, caracterizada por apresentarem transições vítreas e degradação em duas etapas. A condutividade elétrica de copolímeros aumentou com o aumento da fração molar de dianidrido 6 e a constante dielétrica foi entre 2 e 5. A fabricação de compósitos poliimida/grafeno foi realizada utilizando-se óxido de grafeno, que foi reduzido termicamente e in situ durante a imidização térmica de poliimidas, confirmado por espectroscopias infravermelho e Raman. A agregação parcial da carga nos compósitos comprometeu o desempenho em relação a propriedades mecânicas e elétricas, apesar da adesão entre a carga e a matriz polimérica (AU)

• Processo FAPESP: 16/22724-9 - Síntese e caracterização de copolímeros de polinaftalimidas e seus compósitos com óxido de grafeno reduzido
• Beneficiário: Heloisa Moretti Passos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto