Redes interpenetrantes de polímeros a base de poliuretano obtido a partir de óleo de mamona

Abstract

Estudou-se detalhadamente a preparação de redes de polímeros interpenetrantes (IPNs), suas estruturas, propriedades e aplicações. Bem como, avaliar a importância da utilização do óleo de mamona como monômero para obtenção de poliuretano e a possibilidade de sintetizá-lo, formando IPNs, com poli(etileno glicol) e poli(metacrilato de metila). Tendo em vista a aplicação como polieletrólitos, baseado no fato de que a poliuretano de óleo de mamona tem a vantagem de possuir melhor estabilidade mecânica, adesão e propriedades condutoras quando estão litiadas. Além do uso de tais materiais na produção de membranas poliméricas íon-seletivas. Para a obtenção das IPNs utilizou-se planejamento de experimentos do tipo fatorial para avaliar e caracterizar as propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas até a otimização da composição adequada para obtenção de membranas e filmes. Os parâmetros de reação usados como variáveis independentes para a síntese de Semi-IPNs foram: razão molar NCO/OH, tempo de polimerização da poliuretana e fração mássica de metil metacrilato (MMA). As Semi-IPNs foram curadas segundo dois tratamentos térmicos, um em estufa (70°C / 24 horas mais 120°C / 4 horas) e outro a temperatura ambiente durante 28 horas. E os parâmetros de reação para a síntese de Full-IPNs foram: peso molecular do PEG, fração mássica de PEG e fração mássica de MMA. Após estudos iniciais, foram definidas algumas composições específicas para as IPNs a serem submetidas ao procedimento de formação de filmes e membranas. Os componentes puros, o poliuretano e o poli(metacrilato de metila), foram sintetizados para fins de comparação de suas características em relação às IPNs formadas. As IPNs avaliadas apresentam em sua composição, devido ao procedimento da sua síntese, um componente elastomérico de cadeias poliméricas flexíveis, o poliuretano, que proporciona flexibilidade ao material, interpenetrado por um componente vítreo de cadeias poliméricas rígidas, o poli(metacrilato de metila), o qual colabora na melhoria das propriedades mecânicas. Os resultados mostraram que a variável independente mais significativa na Tg é a razão molar NCO/OH, ou seja, quanto maior a razão NCO/OH maior a Tg do material. Quanto ao grau de inchamento a fração mássica de MMA e a razão molar NCO/OH são os fatores mais significativos, ou seja, quanto maior a quantidade de PMMA e maior a razão NCO/OH menor o inchamento. Indicando que quanto maior a razão molar NCO/OH maior será o grau de reticulação da poliuretana. Este resultado foi confirmado pelas Tgs e resistência mecânica, nos testes de tensão-deformação. A fração mássica de MMA é um fator significante no módulo elástico do material, quanto maior a quantidade de MMA mais rígido é o material e maior o módulo deste. As semi-IPNs apresentaram temperaturas de transição vítrea (Tg) variando de -27 a -6C, grau de inchamento em n-hexano de 13 a 22% e módulo elástico na faixa de 1 a 7 Mpa. A partir do trabalho realizado foi proposto modificar a síntese da IPN afim de adicionar sais de lítio (LiClO4, LiBF4, CF3SO3Li) e plastificantes (Etileno Carbonato e Propileno Carbonato) antes da cura do material. A síntese destes materiais visa a utilização como baterias.