AVALIAÇÃO DA MODIFICAÇÃO SUPERFICIAL POR PLASMA DE FILMES PLANOS DE POLIETILENO VERDE DE ALTA DENSIDADE COM ARGILA VERMICULITA EXPANDIDA

Abstract

RESUMO:Com o intuído de obter boas propriedades de adesão de filmes poliméricos, frequentemente, aplica-se tratamentos com plasma, com a ampla utilização de gás oxigênio (O2) para a modificação superficial. O presente estudo teve como objetivo desenvolver biocompósitos por extrusão de filmes planos, utilizando a matriz polimérica de Polietileno (PE) Verde de Alta Densidade com carga de Argila Vermiculita Expandida (VMT), nos teores de 1%, 3% e 6%. As amostras de cada composição foram submetidas a duas condições de plasma, para a condição 1, foi aplicado tratamento superficial a plasma com atmosfera de O2 e para a condição 2, foi realizado a aplicação de um pré-tratamento com atmosfera de argônio (Ar) e hidrogênio (H2), com posterior aplicação de O2. Após as análises dos resultados obtidos, foi possível observar que o ângulo de contato do polímero puro não tratado exibiu as características de superfície hidrofóbica e com a incorporação de argila vermiculita ocorreu uma diminuição do ângulo de contato, tornando-a uma superfície hidrofílica e, consequentemente apresentando maior molhabilidade, além disto, o ângulo de contato foi reduzido com a aplicação de plasma de O2, devido a inserção de espécies oxigenadas. Com a aplicação da condição 2 e devido a variação de tempo de exposição do ensaio, o ângulo de contato diminuiu de forma mais expressiva já com o a aplicação do tratamento por 10 minutos do que por 20 minutos, neste último havendo pouca alteração quando comparado ao tratamento por 10 minutos, este comportamento deve estar relacionado ao maior tempo de exposição ao plasma que possivelmente saturou a superfície do polímero já por 10 minutos de tratamento. Por meio dos difratogramas, foram observadas poucas alteraçõessignificativas com a aplicação do plasma, no entanto, ocorreram pequenos deslocamentos dos picos para as composições com 6% de VMT para as duas condições, o que pode indicar que as alterações ocorreram apenas na superfície do material. O comportamento mecânico, por meio dos resultados de resistência à tração, indicou que a exposição ao plasma provocou um aumentona resistência a tração máxima no material e a adição de argila vermiculita diminui a tensão máxima suportada, principalmente para a composição com 3% de argila. Além disto, ocorreram pequenas alterações no alongamento dos filmes do polímero puro e com 1% de argila após os tratamentos, enquanto o alongamento do PE puro aumentou com a aplicação da condição 1 e se tornou mais significativo o aumento para a condição 2. A análise morfológica das amostras indicou que a rugosidade da superfície dos filmes tratado apresentou um grande aumento em comparação com os filmes não tratados, com maior destaque para a composição de PE puro e PE + 6VMT. Por fim, estes resultados indicam melhoria nas propriedades adesivas do polímero.

ABSTRACT:With the intuition of improving the adhesion properties of polymeric films, plasma treatments are often applied, with the wide use of oxygen gas (O2) for surface modification. The present study had the objective of developing biocomposites by extrusion of flat films, using the Polymeric matrix (PE) of High Density Green with load of Expanded Vermiculite Clay, in the contents of 1, 3 and 6%. The films were subjected to two conditions of treatment, for condition 1, surface treatment was applied to plasma with O2 atmosphere and for condition 2, a pre-treatment with argon atmosphere (Ar) and hydrogen (H2), with subsequent application of O2. After the analysis of the obtained results, it was possible to observe that the contact angle of the untreated pure polymer exhibited the characteristics of the hydrophobic surface and with the incorporation of clay vermiculite a decrease of the contact angle occurred, making it a hydrophilic surface and, consequently showing greater wettability, besides the contact angle was reduced with the application of O2 plasma due to the insertion of oxygenated species. With the application of condition 2 and under the variation of the exposure time of the test, the contact angle decreased more significantly already with the treatment with 10 minutes than with 20 minutes, in the latter with little change when compared to the treatment for 10 minutes, this behavior must be related to the longer time of exposure to the plasma that may have saturated the surface of the polymer already for 10 minutes of treatment. By means of the diffractograms, few significantchanges were observed with the application of the plasma, however, small displacements of the peaks occurred for the compositions with 6% of vermiculite for both conditions, which may indicate that the changes occurred only on the surface of the material. The mechanical behavior, through the results of tensile strength, indicated that the exposure to plasma caused an increase in themaximum tensile strength in the material and the addition of clay vermiculite decreases the maximum supported tension, mainly for the composition with 3% of clay . In addition, smallchanges occurred in the elongation of the films of pure polymer and 1% of clay after the treatments, while the elongation of pure PE increased with the application of condition 1 and the increase for condition 2 became more significant. The analysis morphological analysis of the samples indicated that the surface roughness of the treated films showed a large increase in comparison with the untreated films, with a greater emphasis on the composition of pure PE and PE + 6VMT. Finally, these results indicate improvement in the adhesive properties of the polymer.