Uso de modelos de predição para indice de refração, temperatura de transição vitrea, comprimento e densidade de reticulação em copolimeros fotocuraveis

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

Existem fortes demandas por novos materiais poliméricos para lentes oftálmicas, com melhores propriedades físicas e menores custos. As resinas de policarbonatos são de longe as mais utilizadas comercialmente, porém apresentam baixo índice de refração, resistência ao calor e ao impacto. Alternativas aos policarbonatos são necessárias. A compatibílização das especificações de resistência ao calor e de resistência ao impacto é um dos maiores desafios na obtenção destas resinas. Neste trabalho investigou-se o uso de modelos de predição de propriedades físicas, como ferramenta no desenvolvimento de resinas ópticas. Foram estudadas as copolimerizações altemada e em bloco do estireno com di - metacrilatos do etileno glicol. Fazendo uso de modelos e com as especificações de: massa específica P I índice de refração n20o, temperatura de transição vítrea Tg, módulo de cisalhamento G, resistência ao calor e ao impacto foram selecionados os agentes de reticulação, que atendiam a todas especificações ao mesmo tempo. Foram estimadas as frações de alimentação dos agentes de reticulação da mistura reacional. O processo de cura escolhido foi o fotoquímico, por ser mais rápido e de menor custo que os processos de cura termoquímica convencionais. Diversos tipos e concentrações de fotoiniciadores foram testados. Os índices de refração foram medidos em refratômetro de Abbe e comparados com os valores previstos pelo modelo de Lorentz Lorenz. As temperaturas de transição vítrea foram medidas por análise termo e foto calorimétrica, DPC SC, para as resinas curadas e comparadas com os valores previstos pelo modelo de van Krevelen, de grupos de contribuição aditivos. Os módulos de cisalhamento das resinas curadas foram medidos por análise dinâmico mecânica, DMA, e comparados com os valores previstos pelo modelo de T reloar - Smith, para as respectivas densidades e comprimentos de reticulação. As formulações selecionadas com auxílio destes modelos, foram colocadas em moldes, submetidas a períodos de luz UV e de escuro em uma câmara de irradiação à temperatura constante e retiradas à intervalos prédefinidos para as medidas de: grau de conversão, dureza Shore "D", índice de refração, temperatura de transição vítrea, módulo de cisalhamento e inspeção visual de defeitos. Os valores de massa específica calculados apresentaram um desvio com relação aos valores medidos da ordem de =+= 1,5%, o que pode ser considerada uma boa aproximação. O erro entre os valores medidos e os previstos de índice de refração molar foram da ordem de =+= 0,4% e portanto, dentro dos erros experimentais, o modelo de predição de índice de refração por adição de grupos de contribuição apresenta-se como um modelo adequado. Para a temperatura de transição vítrea os erros foram da ordem de =+= 5%. Levando-se em conta que sua determinação é altamente dependente do método de análise, o modelo de predição por adição de grupos de contribuição, dentro dos erros experimentais, produz valores adequados. Para o módulo de cisalhamento, os desvios foram da ordem de =+= 10 a 20% para composições molares de agente de reticulação 0,33 s F s 0,5. Para as composições mais ricas em agente de reticulação, o modelo de predição apresentou um desvio muito grande em relação ao valor medido, pois o modelo não leva em conta a elasticidade entrópica, associada à movimentação térmica dos segmentos entre reticulações sendo o módulo dependente do valor da função de elongação. O método descrito por Smith, propicia uma ferramenta adequada para a determinação experimental da funcionalidade média do ponto de reticulação elasticamente efetivo. Resistência ao calor e ao impacto podem ser compatíveis, dependendo da ordem de grandeza de cada uma delas, no caso dos polímeros com propriedades ópticas. Isto é possível com a escolha apropriada de um ou mais agentes de reticulação, cujas cadeias possam conferir flexibilidade interna à rede reticulada. As medidas de rigidez em função da composição, para cada um dos elementos da série de di - metacrilato de etileno glicol, mostraram que a flexibilidade interna é tanto maior na rede reticulada, quanto maior o tamanho da cadeia do agente de reticulação derivado do etileno glicol. Assim quanto maior o tamanho da molécula do agente de reticulação, menor a rigidez e quanto maior o grau de reticulação maior a temperatura de transição vítrea e portanto é possível uma vez identificados os comonômeros, otimizar a menor rigidez, associada à resistência ao impacto, com a maior temperatura de transição vítrea, associada à resistência ao calor. As medidas de rigidez em função da composição para cada um dos elementos da série de di - metacrilato do 6 - etileno glicol mostraram que a flexibilidade interna é tanto maior na rede reticulada quanto maior o tamanho da cadeia do agente de reticulação derivado do etileno glicol assim quanto maior o valor de li menor a rigidez e quanto maior o grau de reticulação maior a temperatura de transição vítrea e portanto é possível uma vez identificados os comonômeros otimizar a menor rigidez, associada à resistência ao impacto, com a maior temperatura de transição vítrea, associada à resistência ao calor

ASSUNTO(S)

monomeros fotoquimica heat and strength resistance glass transition temperature policarbonatos prediction models polimeros de vinil refractive index estimativa de parametro materia - propriedades polimerização

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