Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / Neste trabalho foram fabricadas membranas de poliuretano termoplástico (TPU) com aditivos condutores à base de polipirrol (PPy) a partir do processo de eletrofiação. Membranas eletrofiadas constituídas de fibras de TPU com diâmetros médios de 445 nm foram fabricadas a partir dos seguintes parâmetros de processamento: vazão de 1 mL.h-1; tensão elétrica de 17 kV; distância entre a agulha e coletor de 25 cm; concentração de TPU na solução de 10 %m; temperatura de 23 ± 3 °C e umidade relativa do ar de 55 ± 5 %. Posteriormente, foi avaliada a influência da incorporação dos aditivos condutores nas propriedades das soluções e na morfologia das membranas eletrofiadas. A condutividade iônica e viscosidade da solução aumentaram com a adição de polipirrol dopado com ácido dodecil benzeno sulfônico (PPy.DBSA) e PPy.DBSA sintetizado na presença de montmorilonita (MMT-PPy.DBSA). Além disso, as membranas com aditivos condutores apresentaram menor distribuição de diâmetro das fibras quando comparadas às membranas de TPU. Por fim, foi correlacionada a estrutura e propriedades das membranas eletrofiadas, com a utilização de coletor fixo e rotativo. Foi observado que a incorporação de PPy.DBSA e MMT-PPy.DBSA nas fibras de TPU exerce influência no módulo de elasticidade das membranas. A orientação das fibras alterou o comportamento mecânico sob tração das membranas, as quais apresentaram maiores tensões a uma deformação de 100%, para fibras orientadas paralelamente à tensão aplicada. Notou-se também que o valor de condutividade elétrica AC das membranas contendo MMT-PPy.DBSA foi três ordens de grandeza maior do que as membranas de TPU e de TPU/PPy.DBSA. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, conclui-se que a incorporação dos aditivos afeta significativamente as propriedades da solução, influenciando as variáveis do processo e as propriedades finais das membranas. A partir do ajuste dos parâmetros de processamento foi possível fabricar membranas eletrofiadas baseadas em PPy com baixa quantidade de defeitos e valores de condutividade elétrica AC de até 3x10-9 S.cm-1. As membranas desenvolvidas neste trabalho apresentam potencial para serem aplicadas em diferentes áreas tecnológicas, tais como scaffolds para crescimento celular e sensores, devido principalmente à sua microestrutura, propriedades mecânicas e elétricas.<br> / Abstract : In this work thermoplastic polyurethane (TPU) membranes with conductive additives based on polypyrrole (PPy) were fabricated by the electrospinning process. Electrospun membranes composed by TPU fibers with average diameters of 445 nm were manufactured using the following processing parameters: feed rate of 1 mL.h-1; electric tension of 17 kV; distance between needle and collector of 25 cm; TPU concentration in solution of 10 wt%; temperature of 23 ± 3 °C and relative humidity of 55 ± 5 %. Next, the influence of the incorporation of conductive additives on the solutions properties and the electrospun membranes microstructure was evaluated. The ionic conductivity and the solution viscosity increased with the incorporation of polypyrrole doped with dodecyl benzene sulfonic acid (PPy.DBSA) and PPy.DBSA synthesized in the presence of montmorillonite (MMT-PPy.DBSA). Moreover, the membranes with conductive additives displayed a lower fiber diameter distribution when compared with the neat TPU membranes. Finally, membranes structure and properties where correlated, with the use of fixed plate and rotating drum collector. It was observed that the incorporation of PPy.DBSA and MMT-PPy.DBSA in the TPU fibers has influence on the membrane elastic modulus. The fiber orientation altered the membranes mechanical behavior under traction, which presented higher stress at a strain of 100%, for fiber oriented in parallel with the stress. It was also notice that the AC electrical conductivity value of the membrane containing MMT-PPy.DBSA was three order of magnitude higher than the value for the neat TPU and TPU/PPy.DBSA membranes. From the results obtained in this work, it was concluded that the additive incorporation affects significantly the solution properties, effecting the process variables and the membranes final properties. By adjusting the process parameters, it was possible to manufacture electrospun mats based on PPy with low amount of defects and AC electrical conductivity up to 3x10-9 S.cm-1. The membranes developed in this work have the potential to be applied in different technological areas, such as scaffolds for cellular growth and sensors, especially due to its microstructure, mechanical and electrical properties.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/174420 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Silveira, Adriana |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Barra, Guilherme Mariz de Oliveira, Merlini, Claudia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 114 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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