Autores
Alves, D.A.C. (UFPI) ; Sousa, R.R.M. (UFPI)
Resumo
A técnica de produção de plasma por Descarga em Barreira Dielétrica (DBD), vem
destacando devido às suas aplicações nas áreas da saúde, meio ambiente e
agricultura. Podendo ser aplicada em materiais termicamente sensíveis, promove
alterações superficiais em molhabilidade e rugosidade, que proporcionam melhoras
em osseointegração, germinação, crescimento de plantas, entre outras.
Apesar de simples, versátil e multidisciplinar, essa técnica ainda é pouco
popular no Brasil, e levando em consideração suas vantagens, torna-se importante
sua disseminação nas instituições de pesquisa e indústrias nacionais, sendo
necessários mais estudos a seu respeito. O presente trabalho tem por objetivo o
estudo da influência de parâmetros no tratamento utilizando a técnica DBD em
superfície polimérica.
Palavras chaves
Plasma; Descarga por Barreira Die; Polímero
Introdução
O plasma frio gerado a partir da descarga de barreira dielétrica (DBD) é um tipo
específico de descarga de alta tensão, que permite contornar as dificuldades de
impressão
e de aderência de polímeros através da modificação das superfícies de polímeros
sem
alterar suas propriedades estruturais (CUSTODIO, 2022).
O reator de plasma DBD depende da energia fornecida por uma fonte pulsada de
alta tensão para promover a ionização do gás de circulação, gerando assim uma
descarga
incandescente. Quando em contato com o polímero essa descarga provoca
modificações
na sua superfície, como a incorporação de grupos funcionais, aumento da energia,
descontaminação biológica, aumento da hidrofilicidade e nas propriedades de
barreira
(CUSTODIO, 2022).
Sendo um objeto de estudo, em centros de pesquisa a transformação de superficial
de materiais, com vistas de aperfeiçoar a serventia do mesmo. Ademais a
utilização do
plasma DBD mescla os efeitos desejados com a modificação de superfícies e o
custo baixo
(NETO, 2020).
O trabalho teve como propósito verificar os efeitos da aplicação do plasma DBD
em
materiais de superfície polimérica que possuem ligações de caráter distintos e
avaliar
composição química, rugosidade e molhabilidade das amostras.
Material e métodos
Foram utilizadas 10 amostras de material polimérico sendo uma (1) sem tratamento
para comparação e nove (9) com tratamento. Posteriormente, as mesmas passarão por
uma etapa de limpeza onde foram embebidas em álcool e levadas ao ultrassom por 10
minutos. Para finalizar, as amostras foram secadas com um secador. Os tratamentos
foram realizados em um reator DBD que é constituído de um tubo de sílica fundida
(quartzo) fechado por dois flanges de PTFE, em que se encontraram alojados dois
eletrodos, um anodicamente polarizado (superior) e outro catodicamente polarizado
(inferior) localizado no Laboratório de Processamento de Materiais por Plasma –
LabPlasma, da Universidade Federal do Piauí – UFPI. Foram utilizados três tipos de
atmosfera gasosa: uma com ar atmosférico, outra com argônio e uma última com
hélio. A cada tipo de atmosfera, os tratamentos foram realizados em tempos de 15,
30 e 45 minutos. Ao término dos mesmos, as amostras foram direcionadas para
concretização das caracterizações válidas.
Resultado e discussão
O polímero utilizado foi o Policaprolactona (PCL) que é um polímero utilizado de
forma frequente como aditivo e carga para melhorar características de
processamento e
propriedades finais como, a resistência ao impacto. Apresentando aplicações
tecnológicas
como próteses ortopédicas, embalagens de alimentos, dispositivos para liberação
controlada de fármaco. Dentre as suas características está a tenacidade,
flexibilidade e boa
compatibilidade com vários polímeros. É biodegradável e dispõe de um custo de
produção
elevado. Contudo, presumisse que com as novas rotas de processamento e as
demandas
aplicação, venha a ocorrer o barateamento. (BEZERRA, 2017)
O PCL foi analisado a após ele ser submetido a três atmosferas gasosas uma com
ar atmosférico, outra com argônio e uma última com hélio. A cada tipo de
atmosfera, os
tratamentos foram realizados em tempos de 15, 30 e 45 minutos. Em seguida, foram
obitidos resultados, referentes ao grau de molhabilidade e o ângulo de contado.
A molhabilidade de uma superfície por um líquido tem a ver com a tensão
superficial
do líquido. A molhabilidade avalia-se pelo ângulo de contato entre o líquido e a
superfície
sólida (Figura 1).
Os ângulos de contacto variam de superfície para suprfície, em consequência,
varia também o grau de molhabilidade da
superfície do sólido. Uma boa aderência implica sempre uma boa molhabilidade da
superfície sólida pelo líquido em contato.
Ao analisar o gráfico foi possível perceber que as amostras de PCL, após
submetida as atmosferas
gasosas, apresentaram variados ângulos de contato, no intervalo de 0 á 15
minutos o
ângulo apresentou a seguinte variação Hélio>Argônio>Ar Ambiente>Sem tratamento;
no
intervalo de 15 á 30 minutos a intercorrência foi He>Ar Amb>Argônio>Sem
tratamento; e
entre 30 e 45 minutos Hélio=Argônio>Ar Ambiente.
Mário Caetano, ao analisar amostras dos polímeros: PMMA, ABS, PVC, PSU
encontrou resultados referentes a molhabilidada e ângulo de contato, que foram
semelhantes ao encontrados nesse trabalho.
Ângulo de contato
Tempo x Ângulo de contato
Conclusões
Com base nas análises das amostras de PCL, após os tratamentos que foram
realizados foi possível perceber que as amostras apresentam caráter hidrofóbico,
com base
na observação do ângulo de contato. Polímeros hidrofóbicos apresentam
resistentes à água
são materiais insolúveis, não se dissolvem em água ou outros solventes polares e
incluem
acrílicos, epóxis, polietileno, polistireno, policloreto de vinila,
politetrafluoretileno,
polidimetilsiloxano, poliésteres e poliuretanos.
Os polímeros hidrofóbicos, podem ser utilizados em revestimentos, adesivos,
fibras,
filmes e plásticos desenvolvidos. Além disso, eles são extensamente empregados
como
polímeros biomédicos para enxertos vasculares, implantes e aplicações
oftálmicas. Perante
o exposto, foi possível concluir que a aplicação de plasma DBD em superfícies de
PCL
apresentou resultados positivos, com base nas propriedades adquiridas e as
aplicações
empregadas ao mesmo após o procedimento.
Agradecimentos
Referências
AUGUSTO, Cezar - CONSTRUÇÃO E APLICAÇÃO DE UM REATOR DE PLASMA DE
BARREIRA DIELÉTRICA NA DEGRADAÇÃO DE DICLOROMETANO, 2017.
AZEVEDO, Julia – Despolimerização é o nome dado ao processo de degradação de
polímeros em monômeros; Conhecendo materiais poliméricos e Ciência dos polímeros,
2021.
BEZERRA, Elieber Barros - Comportamento reológico do Bio-PE e do PCL na presença
do PEgAA e PEgMA; 2017.
CAETANO, Mário J. L. – Características de Borrachas e de substratos, 2011.
CUSTODIO O. J. - Tratamento de polímero com plasma gerado por alta tensão pulsada;
Inergiae, 2022.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas - Plasma – outro estado da matéria; Brasil Escola,
2017.
NETO, João Freire de Medeiros - EFICIÊNCIA DO PLASMA DE DESCARGA EM
BARREIRA DIELÉTRICA NAS ALTERAÇÕES FÍSICO-QUÍMICAS DO POLIETILENO DE
ALTA DENSIDADE E DO TITÂNIO, 2020.
