Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Universidade Federal de São Carlos

Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa)

Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

(PPGCEM)

CEM 014 - Físico-Química de Polímeros

Monografia referente ao seminário

Tema escolhido: Propriedades estruturais e morfológicas de fibras de polipropileno

Título do artigo-base: “Structural properties and superhydrophobicity of electrospun polypropylene fibers from solution and melt”

Autores: Daehwan Cho, Huajun Zhou, Youngjin Cho, Debra Audus, Yong Lak Joo

Ano de publicação: 2010

Revista: Polymer

Aluno (a): Natália Silva de Souza

Introdução

A necessidade de compreender o comportamento sobre a Físico química das fibras de polipropileno se faz necessário antes de dar seguimento com a aplicação das mesmas e até mesmo de outras fibras semelhantes.  Os artigos escolhidos abordam o processo de eletrofiação para a obtenção de fibras de polipropileno (PP) com diâmetro variado.

 O artigo base investiga a possibilidade de produzir essas fibras a partir de soluções em temperatura elevada e do derretimento de polímeros. Os resultados revelam uma janela operacional estreita, entre 140°C e 170°C, para a eletrofiação de fibras de PP a partir de solução. Análises estruturais demonstram que as fibras de PP eletrofiadas a partir de solução apresentam uma fase cristalina metaestável, causada principalmente pela deformação alongada do jato da solução. A viscosidade, solidificação e deformação parecem influenciar a indução dos cristais.

 Além disso, as fibras de PP eletrofiadas apresentam uma maior hidrofobicidade em comparação a filmes de PP, e quando aplicadas sobre uma base não tecida comercial de PP produzida por extrusão de filme, apresentam desempenho de barreira excepcional e uma faixa prática de permeabilidade ao ar e transmissão de vapor de água.

O artigo complementar também traz análise de fibras de PP obtidas por eletrofiação, abordando técnicas que fornecem cristalinidade, tamanho médio de cristalito e ponto de fusão das fibras além da observação da orientação molecular ao longo do eixo longitudinal das fibras.

Objetivos

        O principal objetivo é compreender as características das fibras poliméricas a partir da analise das fibras de polipropileno, através da compreensão dos objetivos estabelecidos nos artigos de investigar a viabilidade de produzir fibras de polipropileno (PP) por meio do processo de eletrofiação, tanto a partir de soluções em temperatura elevada quanto do derretimento do polímero, analisar a estrutura cristalina das fibras de PP obtidas por eletrofiação a partir de solução, avaliar o efeito da temperatura de coleta na cristalinidade das fibras de PP, comparar as propriedades hidrofóbicas das fibras de PP eletrofiadas com as de filmes de PP e uma base não tecida comercial produzida por extrusão de filme e avaliar o desempenho de barreira, permeabilidade ao ar e transmissão de vapor de água das fibras de PP eletrofiadas.

Materiais utilizados e Metodologia

Polipropileno (PP): Foi utilizado como polímero base para a produção das fibras eletrofiadas. O PP foi utilizado tanto na forma de solução em temperatura elevada quanto na forma de derretimento do polímero para a eletrofiação.

Solvente: Um solvente adequado foi utilizado para preparar a solução de PP em temperatura elevada. O tipo específico de solvente não foi mencionado no trecho fornecido.

Equipamento de eletrofiação: Foi utilizado um equipamento de eletrofiação para a produção das fibras de PP. O equipamento consiste em uma fonte de alta voltagem para gerar um campo elétrico, uma seringa ou bico para extrusão do polímero e um coletor para receber as fibras eletrofiadas.

A metodologia empregada neste estudo envolveu a preparação de uma solução de polipropileno (PP) em um solvente apropriado. A solução foi então submetida ao processo de eletrofiação usando um equipamento adequado, que permitiu a extrusão das fibras de PP e sua coleta em um coletor. Em seguida, as fibras foram submetidas a análises estruturais para determinar a fase cristalina presente, utilizando técnicas de cristalografia. Além disso, foram realizadas medições do ângulo de contato para avaliar a hidrofobicidade das fibras de PP em comparação com filmes de PP e uma base não tecida comercial. Essa metodologia permitiu investigar as propriedades e a viabilidade da eletrofiação de fibras de PP, bem como caracterizar suas propriedades estruturais e hidrofóbicas.