FTIR

Os espectros de infravermelho do TPU puro, compósitos contendo 5%m e 15%m de PPy e do PPy puro estão apresentados na Figura 31. Os espectros dos compósitos contendo 2,5, 5, 7,5, 10, 15 e 20%m de PPy estão apresentados no Apêndice B. Para o TPU, as principais bandas observadas, que estão destacadas na figura, podem ser relacionadas à absorção do grupo -NH ligado (3319cm-1_{), deformação axial simétrica e assimétrica do CH}

2

alifático (2936cm-1 _{e 2858cm}-1_{), estiramento do grupo carbonila C=O livre (1730cm}-1_{) e}

ligado ao hidrogênio (1705cm-1_{). O estiramento do grupo -NH do uretano é associado à banda}

em 1530cm-1_{. O grupo C-O-C do éter é relacionado às bandas em 1224 cm}-1 _{e 1103 cm}-1_{. Já}

a banda em 1080 cm-1 _{é atribuída ao estiramento C-(O)-O-C da fase rígida do uretano. Já para}

o PPy, a banda de absorção em 1516 cm-1 _{é atribuída à combinação do modo de estiramento}

das ligações C=C e C-C e a banda em 1437 cm-1 _{ao estiramento das ligações C-N. A banda de}

absorção em 1284 cm-1 _{é relacionada à deformação no plano das ligações de C-H ou C-N. A}

deformação no plano da ligação C-H relaciona-se à banda de absorção em 1136 cm-1_{. A banda}

de absorção em 1086 cm-1 _{corresponde à deformação no plano da vibração do grupo N}+_H 2,

formado no PPy dopado. Já as bandas em 1000 cm-1 _{e 959 cm}-1 _{são atribuídas à deformação}

vibracional no plano e fora do plano das ligações de C-H do anel de pirrol, respectivamente. (JESUS, 1997; RAMÔA, 2015)

Para os compósitos, é possível perceber que os espectros possuem as mesmas bandas características do TPU puro. Devido à presença do PPy, foi possível perceber um alargamento e pequeno deslocamento para bandas menores dos picos 1103cm-1 _{e 1080cm}-1_{. Isto pode estar}

relacionado à interação da fase rígida do elastano (C-(O)-O-C) com os grupos C-H do anel do pirrol que possuem bandas de 1000cm-1 _{e 959cm}-1_.

Figura 31 Espectros de infravermelho para o TPU puro, compósitos contendo 5%m e 15%m de PPy e para o PPy puro.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Tr ans mi tânc ia (u.a.) Número de onda (cm-1) TPU TPU/ 5% PPy TPU/ 15% PPy PPy 3319 2936 2858 1730 1705 1530 1224 11031080 959 1000 1086 1136 1437 1516 1284

Fonte: Elaborado pela autora.

A Figura 32 apresenta os espectros para o TPU puro, compósitos contendo 5%m e 15%m de Mt-PPy e para o aditivo nanoestruturado de Mt-PPy. No apêndice B também estão apresentados os espectros com 2,5, 5, 7,5, 10, 15 e 20%m de Mt-PPy. No espectro de infravermelho da Mt-PPy, observa-se duas bandas relativas à Mt: uma banda larga em 991 cm-1 _{correspondente ao estiramento dos grupos Si-O-Si e outra em 1608 cm}-1 _{atribuída à}

deformação dos grupos OH e presença de água adsorvida na superfície da Mt. As demais bandas coincidem com o espectro do PPy puro. (CALGAR, 2009)

Quanto aos compósitos com o aditivo condutor nanoestruturado, percebe-se que houve um deslocamento da banda de 3319cm-1 _{do TPU puro para cerca de 3330cm}-1_{. De acordo com}

Petrović e Ferguson (1991), a frequência das ligações de hidrogênio varia com a força das ligações, sendo que ligações mais fortes são deslocadas para comprimentos de onda maiores. Possivelmente, os deslocamentos observados se devem à boa interação entre os aditivos e o TPU (RAMÔA, 2015). As demais bandas relativas aos compósitos correspondem a bandas sobrepostas do TPU e do aditivo Mt-PPy.

Figura 32 Espectros de infravermelho para o TPU puro, compósitos contendo 5%m e 15%m de PPy e para o PPy puro.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 T ra n smi tâ n ci a (u .a .) Numero de onda (cm-1) TPU TPU/ 5% Mt-PPy TPU/ 15% Mt-PPy Mt-PPy 1608 991 3319 3331 3329

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

Neste estudo, compósitos de TPU com aditivos condutores de PPy e Mt-PPy foram obtidos com sucesso a partir da técnica de evaporação de solvente (casting). A concentração mássica de aditivo condutor utilizado influenciou na condutividade elétrica, morfologia e propriedades dinâmico-mecânicas dos compósitos. A estabilidade térmica do TPU foi reduzida com a incorporação dos aditivos, entretanto, a Tg não foi consideravelmente afetada.

A incorporação dos aditivos condutores em matrizes de TPU resultou em compósitos com condutividade elétrica elevada quando comparados com outros trabalhos da literatura que utilizaram os mesmos materiais. Os compósitos com 20%m de PPy e Mt-PPy apresentaram um aumento na condutividade de 11 ordens de grandeza quando comparados com o TPU puro. O limiar de percolação elétrico foi de 7,5%m para o aditivo nanoestruturado de Mt-PPy e de 12%m para o PPy puro. O menor valor do limiar de percolação obtido pelo compósito com o aditivo nanoestruturado é justificado pela sua morfologia lamelar e com elevada razão de aspecto, o que favorece a formação dos caminhos condutores de eletricidade pela matriz de TPU. Além disso, através da análise morfológica dos compósitos, percebeu-se que o aditivo Mt-PPy ficou melhor disperso e distribuído pela matriz de TPU, contribuindo para seu menor limiar de percolação.

Através da análise termogravimétrica (TGA) percebeu-se que a incorporação dos aditivos condutores na matriz de TPU reduziu a temperatura inicial da degradação térmica e, portanto, diminuiu a estabilidade térmica do TPU. Isso ocorreu porque o PPy inicia sua degradação em temperaturas inferiores quando comparado ao TPU. Através da TGA foi possível perceber que houve interação entre a matriz e os aditivos condutores, uma vez que puro o TPU possui dois estágios de degradação e os compósitos apresentaram somente um grande estágio. Esta interação também pode ser observada na análise de FTIR, já que a incorporação dos aditivos afetou as bandas típicas do espectro do TPU.

O módulo de armazenamento do TPU puro, avaliado pelo ensaio dinâmico-mecânico (DMA), aumentou com a incorporação dos aditivos condutores devido à transferência de tensões da matriz para as cargas. O efeito de reforço foi maior para o aditivo nanoestruturado de Mt-PPy. Isso pode ser justificado devido à maior área superficial e razão de aspecto das cargas, o que facilita a transferência de tensões. A temperatura de transição vítrea (Tg),

também avaliada pelo DMA, não foi afetada consideravelmente pela adição das cargas, o que é importante para que os compósitos mantenham a flexibilidade característica do TPU na mesma faixa de temperaturas.

Sendo assim, após a caracterização dos CPCEs obtidos com matriz de TPU e aditivos condutores de PPy e Mt-PPy, conclui-se que os compósitos desenvolvidos apresentaram propriedades elétricas elevadas e superiores às observadas em trabalhos desenvolvidos no laboratório Policom. Além disso, com as propriedades térmicas e mecânicas obtidas, pode-se dizer que os CPCEs desenvolvidos possuem grande potencial de aplicação em sensores de compressão, que são dispositivos que requerem flexibilidade estrutural e notável variação da condutividade elétrica.

7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Com base no conhecimento adquirido durante a realização deste trabalho e tendo em vista a possiblidade de continuação nesta linha de pesquisa, estas são algumas sugestões para trabalhos futuros:

• Realizar o ensaio eletromecânico para verificar a possibilidade de aplicação dos compósitos desenvolvidos em sensores de compressão.

• Realizar a análise termogravimétrica (TGA) em atmosfera oxidativa (ar ou O2),

tendo em vista que foi realizada somente em atmosfera inerte e os aditivos condutores apresentaram grande massa residual ao final da análise.

• Realizar o DSC para verificação das temperaturas de transições dos compósitos.

• Realizar uma análise comparativa com outros métodos de processamento, como por fusão ou eletrofiação.

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APÊNDICE A – Curvas E’, E” e Tan δ vs Temperatura para o TPU (a) e compósitos com 5%m e 20%m de PPy (b) (c) e Mt-PPy (d) (e).

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 E' (M Pa)

E' TPU Puro (MPa) E'' TPU Puro (MPa) Tan  TPU Puro

Temperatura (ºC) -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 E'' ( MPa) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 T an  -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 E'' ( MPa) E' (M Pa)

E' TPU/5% PPy (MPa) E" TPU/5% PPy (MPa) Tan  TPU/5% PPy

Temperatura (ºC) 0 100 200 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 T an  a b

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 T an  E'' ( MPa) E' (M Pa)

E' TPU/20% PPy (MPa) E" TPU/20% PPy (MPa) Tan  TPU/20% PPy

Temperatura (ºC) 0 100 200 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 E'' ( MPa) E' (M Pa) E' TPU/5% Mt-PPy E" TPU/5% Mt-PPy Tan  TPU/5% Mt-PPy

Temperatura (ºC) 0 100 200 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 T an  c d

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 500 1000 1500 2000 2500 T an  E'' ( MPa) E' (M Pa) E' TPU/20% Mt-PPy E" TPU/20% Mt-PPy Tan  TPU/20% Mt-PPy

Temperatura (ºC) 0 100 200 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 e

APÊNDICE B – Espectros de FTIR dos compósitos de TPU/PPy (a) e TPU/Mt-PPy (b) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 PPy TPU/20%m PPy TPU/15%m PPy TPU/10%m PPy TPU/7,5%m PPy TPU/5%m PPy TPU/2,5%m PPy Tr an smitâ ncia (u .a. ) Número de onda (cm-1₎ TPU Puro 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Mt-PPy TPU/20%m Mt-PPy TPU/15%m Mt-PPy TPU/10%m Mt-PPy TPU/7,5%m Mt-PPy TPU/5%m Mt-PPy TPU/2,5%m Mt-PPy TPU Puro Tr an smitâ ncia (u .a. ) Número de onda (cm-1) a b