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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Ittner, Cristiana Aparecida
Título: Morfologia de Blendas de Poli(Estireno-b-Butadieno-b-Estireno) e Poli(Éter Metil Vinílico)
Ano: 1998
Orientadora: Profa. Dra. Maria do Carmo Gonçalves
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Copolímero, Poli(estireno-b-butadieno-b-estireno), Poli(éter metil vinílico)
Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo morfológico de uma blenda de copolímero bloco/homopolímero, poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS)/poli(éter metil vinílico) (hPVME), onde o homopolímero é considerado um bom solvente para o bloco de PS e um não-solvente para o outro bloco de PB. Os polímeros utilizados foram caracterizados por ressonância magnética nuclear de prótons, cromatografia de permeação em gel, análise termogravimétrica e espectroscopia vibracional na região do infravermelho. Segundo os resultados obtidos através de espectroscopia vibracional na região do infravermelho as blendas apresentam miscibilidade nas composições estudadas. Por outro lado, através dos resultados de DSC, é possível propor a coexistência de pelo menos três fases amorfas: uma delas correspondendo ao copolímero SBS, outra correspondendo a uma mistura miscível dos blocos de PS com hPVME e uma outra relacionada a macrodomínios segregados de hPVME. A morfologia dos copolímeros bloco e blendas foi estudada principalmente por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura e espalhamento de raios X a baixo ângulo. Foram investigados os efeitos de porcentagem de PS no copolímero, massa molar e concentração de homopolímero e da temperatura de preparação das blendas sobre a morfologia dos materiais. A morfologia obtida por microscopia eletrônica de transmissão para o copolímero tribloco SBS Kraton, que contém 30% em massa de PS, é formada basicamente por cilindros de PS hexagonalmente empacotados e dispersos na matriz de PB. As blendas deste copolímero com hPVME apresentam também microdomínios cilíndricos de PS em arranjo bastante regular, porém em várias áreas examinadas são também observadas projeções características de domínios lamelares. A morfologia do copolímero.. SBS PAL, que possui 70% em massa de PS, é constituída por lamelas alternadas de PS e PB, sendo também observados cilindros hexagonalmente empacotados de PB dispersos na matriz de PS em algumas regiões isoladas. Para a blenda contendo 10% em massa de hPVME é observada apenas a ocorrência de morfologia lamelar . Entretanto, a adição de 30 e 50% em massa de homopolímero promove a transição da morfologia lamelar para cilíndrica. As blendas constituídas por SBS PAL e hPVME foram submetidas a tratamentos térmicos, para avaliar o efeito da temperatura no comportamento morfológico. Em todas as blendas foi observada a formação de morfologia cilíndrica, além de macrodomínios originados pela segregação do homopolímero inicialmente solubilizado nos microdomínios de PS. Os resultados de SAXS para o SBS Kraton e blendas indicaram a existência de estruturas de rede cilíndrica em empacotamento hexagonal, confirmando assim os resultados obtidos por microscopia eletrônica de transmissão. É proposto neste caso que o intumescimento dos microdomínios de PS por hPVME é característico de solubilização localizada. As blendas de SBS PAL apresentaram valores típicos para dois tipos de estruturas de rede: lamelar e cilíndrica em empacotamento hexagonal. A partir desses resultados é proposto que apenas uma fração de homopolímero é solubilizada de maneira uniforme nos microdomínios de PS.
Abstract: In this work, a morphological study of a block copolymer/homopolymer blend, poly(styrene-b-butadiene-b-styrene) (SBS)/poly(vinylmethylether) (hPVME) is presented. The homopolymer is considered a good solvent for the PS block and a non-solvent for the PB block. The polymers used in this work were characterized by proton nuclear magnetic resonance (H NMR), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA), and infrared spectroscopy (IR). The results from the IR analysis indicated that all the blend compositions studied are miscible. On the other hand, by DSC it was possible to detect the coexistence of, at least, three amorphous phases in these samples: one corresponding to the SBS copolyrner, the other one, to a miscible mixture of the PS blocks and hPVME, and a third one related to segregated domains of hPVME. The morphology of the block copolyrner and the derived blends were studied mainly by transmission (TEM) and scanning (SEM) electron microscopies, and X-ray small angle scattering (SAXS). It was also investigated the effect of the PS content in the copolymer, the molecular weight and concentration of the homopolymer, and the temperature of the blends preparation on the blends morphology. TEM results showed that the triblock SBS Kraton copolymer, with 30 wt% of PS, presents a morphology consisting basically of PS cylinders hexagonally packed in the PB matrix. The blends derived from this copolymer with hPVME also showed cylindrical microdomains of PS in a very regular arrangement, however, in some regions, the projections characteristic of lamellar domains were also observed. The morphology of the SBS PAL copolymer, with 70 wt% of PS, is constituted of alternating lamellae of PS and PB, and in some isolated regions, also of hexagonally packed PS cylinders immersed in the PS matrix. For the blend containing only 10% in weight of hPVME, it is mainly observed the occurrence of the lamellar morphology. Nevertheless, the addition of 30% to 50% in weight of the homopolymer promotes the lamellar-cylindrical morphology transition. Blends formed by SBS PAL and hPVME were submitted to thermal treatments in order to evaluate the effect of the temperature on its morphological behaviour. In all cases, the formation of cylindrical morphology and hPVME microdomains from the segregation of the homopolymer initially solubilized in PS microdomains were observed. SAXS results for the SBS Kraton and the derived blends suggested the existence of cylindrical network structures in a hexagonal packing, corroborating the TEM results. In this respect, one proposes that the PS microdomains swollen by hPVME is characteristic of a localized solubilization. The SBS PAL blends showed typical values for the two network arrangements: lamellae and cylinders in hexagonal packing. From these results, it is suggested that only part of the homopolymer is uniformly solubilized into PS microdomains.
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