O efeito da cadeia polimérica nos parâmetros da caracterização vítrea

Abstract

Este projecto teve como principal objectivo, o estudo do comportamento dinâmico da transição vítrea, em polímeros amorfos com diferentes tamanhos da cadeia lateral. Para se alcançar este propósito, foram utilizadas técnicas de medidas de espectroscopia de relaxação dieléctrica (DRS) e medidas de corrente de despolarização termicamente estimuladas (TSDC). Utilizaram-se medidas de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) somente para determinar a Temperatura de Transição Vítrea (Tg). As técnicas evidenciadas, aplicam o mesmo princípio, medição da polarização, mas em domínios diferentes. Assim, DRS mede no domínio da frequência enquanto TSDC mede no domínio do tempo. Esta inclui a temperatura como variável adicional, para acelerar o decaimento de polarização, não sendo portanto uma técnica de medida isotérmica, como verificado em DRS. Para caracterizar os parâmetros da transição vítrea, através dos resultados obtidos por DRS, foi utilizado um método recentemente proposto, que descreve, através da sua energia de activação de Gibbs, (ΔG*), e pela sua entropia de activação, (ΔS*). Esta última grandeza relaciona-se com materiais que apresentam o fenómeno de cooperatividade entre as cadeias poliméricas. Deste modo, quanto maior forem os movimentos cooperativos entre as cadeias poliméricas, maior será a sua entropia de activação. Os materiais seleccionados para esta análise, fazem parte da família dos Poli(metacrilatos de n-alquilo), designadamente o Poli(metacrilato de metilo), PMMA, o Poli(metacrilato de etilo), PEMA e o Poli(metacrilato de n-butilo), PnBMA.

ABSTRACT: The main purpose of this project was to study the dynamic behavior present in glass transition such as amorphous polymers that differ in the size of the side chain. To achieve these purpose, techniques of measurement of the dielectric relaxation spectroscopy (DRS) and Thermally Stimulated Discharge Currents (TSDC) were used. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used only to measure the Glass Transition Temperature (Tg). Techniques such as DRS and TSDC apply the same principle - polarization measurement - but in different domains. DRS measures in frequency domain while TSDC measures in time domain. The former includes temperature as an additional variable to accelerate the polarization decayment, therefore TSDC is not an isothermal measurement technique unlike DRS. To characterize the glass transition parameters through the results obtained by DRS, a method was used in which these parameters are described by the Gibbs activation energy (ΔG*) and entropy activation (ΔS*). The latter refers to materials that exhibit a cooperative process between polymeric chains. Therefore, as more cooperative mobility is observed between the polymeric chains, the greater will the entropy activation will be. To accomplish the analysis a few materials, which belong to the poly(n-alkyl methacrylates) family, were selected. The polymers studied were the Poly(methyl methacrylate), PMMA, Poly(ethyl methacrylate), PEMA and Poly(methacrylate n-butyl), PnBMA.