Propriedades dielétricas de sistemas epóxi-anidrido com diferentes composições

Abstract

A Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) foi utilizada para investigar propriedades dielétricas e processos de relaxação de polímeros termorrígidos após a reação de cura. O sistema estudado é baseado no 1,4-butanodiol diglicidil éter (EP), anidrido succínico (SA) e trietilamina (TEA) em uma ampla faixa de composições, incluindo misturas com excesso de anidrido, formulação estequiométrica e excesso de epóxi. A reação de cura foi realizada a 130°C, por um período de uma hora. As medidas elétricas foram feitas em uma faixa de freqüências entre 10ˉ¹ à 105 Hz. A EIE mostrou ser uma técnica adequada para caracterizar resinas epóxi curadas, permitindo o cálculo de resistividade (ρ) e capacitância (C), as quais variaram com a composição. A resistividade do sistema apresentou valores entre 107 e 109 Ω.cm, enquanto que a capacitância entre 10ˉ¹¹ e 10ˉ¹² F/cm. Através da representação da capaectância como função da fração molar de epóxi (XEP) foi possível determinar as composições críticas de gelificação para excesso de anidrido (Xc1) e epóxi (Xc2) de acordo com a teoria de Flory. Para a investigação dos processos de relaxação foram utilizadas as seguintes funções elétricas complexas: permissividade, módulo elétrico, impedância e tan δ. Picos de relaxação foram observados somente nos diagramas da impedância imaginária(Z") e tan δ como função do logaritmo da freqüência. As freqüências de relaxação obtidas por Z" e tan δ são distintas, devido ao fato dessas funções elétricas terem diferentes tempos de relaxação característicos.

The Electric Impedance Spectroscopy (EIS) was utilized to investigate the dielectric properties and relaxation processes of thermosetting polymers after cure reaction. The system studied is based on 1,4-butanodiol diglycidyl ether (EP), succinic anhydride (SA) and triethylamine (TEA) over wide range compositions, including mixtures with anhydride excess, stoichiometric formulation and epoxy excess. The cure reaction was performed at 130°C, during one hour. The electric measurements was done over range frequencies between 10ˉ¹ at 103 Hz. The EIS showed be adequated technique to characterize cured epoxy resins, allowing the valuation of resistivity and capacitance, which changed with composition.The system resistivity presented values between 107 and 109 Ω.cm and the capacitance between 10ˉ¹² at 10ˉ¹¹ F/cm. Through of the capacitance representation in function of epoxy molar fraction (XEP) was possible to determine the gelation critical composition for anhydride excess (Xc1) and epoxy excess (Xc2) in agreement with the Flory theory. To investigate the relaxation processes were utilized the fullowing complex electric functions: permittivity, electric modulus, impedance and tan δ. Relaxation peaks were observed only in the imaginary impedance diagrams and tan δ in function of logarithm of frequency. The relaxation frequencies obtained by Z" and tan δ are distincts because this electric functions have different characteristic relaxation times.