Predicting mechanical properties of a solvent swollen polymeric film

The objective of this thesis is to understand how the polyvinyl alcohol (PVA) swells when immersed in different solvents (juice) and the impact of this swelling in the mechanical properties of the PVA film. The swelling is calculated experimentally using a gravimetric method after immersion and equilibration in organic solvents the swollen films were tested mechanically and it was possible to relate the elastic modulus of PVA with the total amount of solvent absorbed. The empirical results were compared against theoretical values coming from the thermodynamics. Two theoretical models were evaluated: Flory-Huggins approach, based on an interaction parameter, and UNIFAC equations based in the functional groups present on the molecules. Overall, both models do not predict quantitatively the amount of solvent absorbed but they show directionally the behavior of the individual solvent at the time of swelling the polymer. UNIFAC showed better predictability than Flory- Huggins.O objetivo desta tese consiste em compreender como o álcool polivinílico (PVA) incha quando imerso em diferentes solventes (sumos) e qual o impacto do aumento de volume nas propriedades mecânicas dos filme de PVA. O inchamento do polímero é calculado experimentalmente usando um método gravimétrico após ser atingido o equilíbrio em contacto com os solventes testados. O polímero inchado foi avaliado quanto às propriedades mecânicas tendo-se relacionado o módulo de elasticidade da amostra com a quantidade de solvente absorvida. Os resultados empíricos foram comparados com os valores teóricos provenientes de modelos termodinâmicos. Avaliaram-se dois modelos: Flory-Huggins, com base num parâmetro de interação, e o método de UNIFAC com base nos grupos funcionais presentes nas moléculas. De uma forma geral, os modelos não previram adequadamente a quantidade de solvente absorvido mas mostraram a tendência do comportamento deste quando ao inchamento. O método UNIFAC produz melhores resultados que o de Flory - Huggins