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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Muniz, Edvani Curti
Título: Miscibilidade e Separação de Fases de Blendas Poliméricas
Ano: 1993
Orientadora: Profa. Dra. Suzana Pereira Nunes
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: -
Resumo: A miscibilidade é um dos parâmetros mais importantes na produção e desenvolvimento de blendas poliméricas. Em blendas parcialmente miscíveis as propriedades finais e a morfologia são dependentes das condições de separação de fases. Neste trabalho são estudadas separação de fases e miscibllidade com os seguintes enfoques: i) influência do cisalhamento na separação de fases de blendas de oligômeros de etileno glicol e propileno glicol (EG/PG); ii) mecanismo e cinética de separação de fases do sistema EG/PG; iii) emissão acústica como método de avaliação de miscibilidade de pares poliméricos. Na primeira parte, a separação de fases de sistemas EG/PG com diferentes massas molares foi investigada por medidas de viscosidade em vários cisalhamentos. Foram determinados diagramas de fases estáticos e em fluxo. Foram estimadas as condições críticas nas duas situações. Foi verificado que a temperatura e a composição crítica são alteradas sob cisalhamento. Este efeito, não usual em sistemas oligoméricos, desaparece após a metilação dos componentes da blenda. Isto pode ser explicado considerando que a energia livre em fluxo é variada quando agregados formados por pontes de hidrogênio se alinham na direção do fluxo. Na segunda parte do trabalho, foi montado um equipamento simples para medida de espalhamento de luz, com a finalidade de se seguir a cinética de separação de fases do sistema EG/PG e determinar pontos da curva "spinodal". Além do halo de espalhamento devido à separação de fases no "bulk" do sistema e que segue o comportamento característico de decomposição "spinodal", um outro halo foi observado. Este é um fenômeno de superfície, atribuído ao molhamento preferencial do vidro do porta-amostra por um dos componentes da blenda em temperaturas próximas à separação de fases e é máximo em composições correspondentes ao máximo do diagrama de fases. Na última parte do trabalho foi introduzido um novo método para avaliação da miscibilidade polímero-polímero: a emissão acústica. Foram obtidos espectros acústicos durante o despelamento de juntas de filmes de polímeros em equipamento montado no laboratório. Utilizou-se como modelo o sistema poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA)/poli(cloreto de vinila) (PVC) para o qual a miscibilidade aumenta com o teor de acetato de vinila (VA) no EVA, embora PVC/EVA com 100% de VA seja imiscível. Foram analisadas cinco categorias de juntas com diferentes teores de VA (0%, 10%, 18%, 29% e 100%). As categorias com 18 e 29% de VA apresentaram espectros acústicos muito mais intensos que as juntas imiscíveis (0%, 10% e 100% de VA). Estes espectros foram submetidos a três diferentes testes quimiométricos de classificação e reconhecimento de padrões: KNN, SIMCA e análise de componentes principais. Espectros acústicos obtidos a partir de um mesmo par são reprodutíveis. Espectros acústicos de pares diferentes podem ser separados em classes diferentes de acordo com sua miscibilidade. Foi também detectada uma influência da elasticidade do material provocando um amortecimemto do sinal acústico.
Abstract: Miscibility is an important point in the production and development of polymer blends. The final properties of partially miscible blends depend on the phase separation conditions. In this work, the following subjects in this field were investigated: i) shear influence on phase separation of oligomeric ethylene glycol and propylene glycol (EG/PG) blends. ii) mechanism and phase separation kinetics of EG/PG blends. iii) acoustic emission as a method for polymer-polymer miscibility evaluation. In the first part of this work, the phase separation of EG/PG systems with different molecular weights were investigated by viscosity measurements at various shear rates. Phase diagrams at rest and under flow were obtained. Critical conditions were evaluated for both conditions. It was verified that the shear changes the temperature and critical composition. The effect is unusual in oligomeric systems and vanishes after the blends components are methylated. This may be explained considering that the free energy under shear is changed when the polymer aggregates due to hydrogen bonds are aligned in the flow direction. In the second part of this work, a simple equipment for light scattering measurements was mounted in the laboratory in order to study the phase separation process in EG/PG blends. Two light scattering patterns were observed: the slow one is related to the bulk phase separation and obeys the spinodal decomposition theory. The quick one is related to the wetting transition, a surface phenomena. The effect is maximum for compositions near the maximum of the phase diagram. In the last part of this work, a new method for polymer-polymer miscibility evaluation, the acoustic emission, was introduced. Acoustic spectra were obtained during peel tests of polymer joints using an equipment entirely mounted in the laboratory. Polyethylene-co-Poly(vinyl acetate)/Poly(vinyl chloride) (PVC/EVA) was used as a model system for which the miscibility increases with the VA contents in EVA, although the PVC/EVA with 100% VA is an immiscible pair. PVC/EVA joints with 0, 10, 18, 29 e 100% VA content were analysed. More intense acoustic emissions were obtained for miscible joints (18 and 29% VA). The spectra obtained were submitted to the following chemometric pattern reconigtion techniques: principal component analysis (PCA), K-nearest neighbour (KNN) and similarity classification by class analogy (SIMCA). Acoustic spectra obtained from differents joints could be classified in accordance with its miscibility. An elasticity influence, leading to a damping of the acoustic signal for high VA contents was also detected.
Arquivo (Texto Completo): vtls000062607.pdf ( tamanho: 8,11MB )

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