Diante da crescente necessidade de materiais com melhores propriedades para aplicações nos diversos campos da ciência e da tecnologia, a irradiação com feixes iônicos mostra-se como uma importante ferramenta de modicação de materiais. A irradiação de polímeros, em especial, fornece sempre novas perspectivas de aplicabilidade para esses materiais. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo estudar quais são e como ocorrem os processos de modicação de polímeros irradiados com feixes de íons de alta energia. Para essa investigação, amostras de politetrauoroetileno (PTFE) e poli éter éter cetona (PEEK) foram irradiadas no acelerador Unilac do GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, em Darmstadt, Alemanha, com feixes de íons C, Xe, Au e U, de energia entre 3,6 e 11,4 MeV/u. As amostras foram submetidas à irradiação sob temperatura ambiente e temperatura criogênica (20-40 K). A análise das amostras irradiadas foi realizada através das seguintes técnicas: análise de gases residuais (RGA), espectroscopia de absorção UV-Vis, espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de fourier (FTIR) e difração de raios X (XRD). Observou-se que durante a irradiação do PTFE, os principais processos de modicação são as quebras moleculares e a formação do radical CF3 como grupo terminal e lateral. Além desses, também ocorrem processos de entrelaçamento e formação de estruturas insaturadas, com ligações duplas internas e terminais. Os principais fragmentos voláteis são o CF e o CF3. Durante a irradiação do PEEK observou-se liberação de gás hidrogênio em grande quantidade, como consequência da quebra dos anéis aromáticos do polímero. Algumas reações de recombinação deram origem a formação dos grupos alcino, éster, uorenona e álcool. Além disso o processo de carbonização da amostra foi responsável pelo aumento da condutividade do material. Durante a irradiação sob temperatura criogênica, alguns processos de recombinação nos materiais foram dicultados e grande parte dos elementos voláteis gerados permaneceu congelada no interior do polímero, sendo liberada durante posterior aquecimento até temperatura ambiente. Alguns modelos propostos para explicar efeitos de degradação térmica ou após irradiação com feixe de elétrons foram estendidos com sucesso aos resultados da irradiação com íons pesados e de alta energia. / Nowadays the demand for materials with improved properties for application in different elds of science and technology is constant. Ion beam irradiation is a usual and important tool of modication of materials and polymer irradiation, in particular, has given new perspectives of use for these modied materials. Hence, the aim of this work is the identication of the processes of modication of polymers irradiated with high energy ion beams and how they occur. In this investigation, samples of polytetrauorethylene (PTFE) and poly-ether etherketone (PEEK) were irradiated at the Unilac accelerator at GSI Helmholtzzentrum for Schwerionenforschung GmbH, at Darmstadt, Germany, with C, Xe, Au and U beams with energy between 3.6 and 11.4 MeV/u. The samples were irradiated at room and cryogenic (20-40 K) temperature. The sample analyses were performed through: Residual Gas Analysis (RGA), UV-Vis Absorption Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and X Ray Diraction (XRD). Under irradiation, the main processes of modication of PTFE were the chain scissioning and the formation of CF3 terminal and side group. Besides that, cross-linking and new unsaturated structures were also observed, evidenced by the formation of terminal and internal double bonds. CF3 and CF were the main degassed fragments that were observed. During irradiation of PEEK, a great amount of hydrogen gas was liberated as a consequence of the scission in the aromatics rings. Some rearrangement reactions occurred and gave rise to formation of the following groups: alkyne, esther, uorenon and alcohol. Moreover, the process of carbonization in the sample caused an increase in the polymer conductivity. When irradiated under cryo-temperature some recombination processes became more dicult and most of the volatile fragments remained frozen in the polymers. Some degradation models proposed to explain damage effects after thermal and electron beam exposure were sucessfully extended to the obtained results in the case of irradiation with swift heavy ions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-29032012-092529 |
| Date | 31 January 2012 |
| Creators | Adriana de Oliveira Delgado |
| Contributors | Marcia de Almeida Rizzutto, Marcia Carvalho de Abreu Fantini, Raphael Liguori Neto, Ademar Benévolo Lugão, Elidiane Cipriano Rangel |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Física, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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