Modificação superficial de polietileno visando aumento de hidrofobicidade

Abstract

Resumo: Superfícies funcionais com molhabilidade especial têm atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos devido aos inúmeros benefícios que apresentam em suas diversas aplicações. No presente trabalho, um estudo sistemático objetivando o aumento da hidrofobicidade superficial foi efetuado nos tipos de polietileno (PE's) mais utilizados comercialmente. As superfícies foram recobertas com nanopartículas (NP's) de dióxido de titânio (TiO2), funcionalizadas com um organosilano, visando à obtenção de um material superhidrofóbico. A técnica consistiu em imersão em única etapa (dip coating) do polímero na solução de tratamento, em temperatura ideal de trabalho, definida preliminarmente, e com variações nos parâmetros tempo de imersão e concentração de um aditivo do tipo alcano. As superfícies tratadas foram analisadas e caracterizadas através de medição de ângulo de contato estático (WCA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia (EDS), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR), espectroscopia Raman, microscopia de força atômica (AFM) e perfilometria óptica. Após o recobrimento, foram obtidas superfícies superhidrofóbicas com ângulo de contato (WCA) > 150º, para todos os tipos de polietileno utilizados. A inserção do aditivo consiste em inovação e os valores de WCA foram os mais altos reportados na literatura até o momento. Palavras-chave: Superhidrofobicidade, molhabilidade, polietileno, modificação superficial, superfícies superhidrofóbicas, nanopartículas.

Abstract: Functional surfaces with special wettability have drawn the researchers' attention in recent years due to the numerous benefits they present in their various applications. In the present work, a systematic study aiming at the increase in surface hydrophobicity was carried out on the most commercially used types of polyethylene (PE). The surfaces were coated with nanoparticles (NP's) of titanium dioxide (TiO2), functionalized with an organosilane, in order to obtain a superhydrophobic material. The technique consisted of a single layer immersion (dip coating) of the polymer in the treatment solution, at an optimally defined working temperature, and with variations in the parameters immersion time and concentration of the alkane additive. The treated surfaces were analyzed and characterized by static contact angle measurement (WCA), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR), Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and optical profilometry. After the coating, superhydrophobic surfaces with WCA> 150º were obtained for all types of PE used. The insertion of the additive consists of innovation and the WCA values were the highest reported in the literature to the present date. Key words: Superhydrophobicity, wettability, polyethylene, surface modification, superhydrophobic surfaces, nanoparticles.