Microstructural characterization of latex blend films

Orientador: Fernando GalembeckDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuimicaResumo: Este trabalho mostra o efeito da distribuição de espécies iônicas na morfologia e nas propriedades mecânicas de filmes de blendas de látices, e também demonstra o uso da técnica de microscopia eletrônica de transmissão por energia filtrada (EFTEM) para caracterização morfológica das blendas e de seus nanocompósitos com argila, explorando a região de baixa perda de energia de elétrons. Blendas de látex de borracha natural (NR)/poli(estireno-acrilato de butila) [P(S-BA] e NR/poli(cloreto de vinila) [PVC] foram investigadas, utilizando-se microscopia de varredura de potencial elétrico (SEPM). Através dos mapas de potencial elétrico, foi verificada a ocorrência de migração de espécies iônicas da blenda de uma fase polimérica para a outra, durante a preparação da blenda. Esta migração é espontânea, porque permite a redução da energia do sistema através da diminuição da repulsão eletrostática entre íons, distribuindo-os entre as fases, e é direcionada para o polímero que inicialmente tem menor concentração de cargas e apresenta maior constante dielétrica. Os domínios formados pelos dois componentes da blenda apresentam sinais de carga opostos, o que contribui para o aumento na compatibilidade, através da adesão eletrostática. Os espectros de baixa perda de energia mostram diferenças nas estruturas moleculares dos polímeros das blendas. Essas diferenças se expressam através de mudanças de contraste em imagens de perda de energia (mapas moleculares) adquiridas entre 20 e 90 eV. Blendas de NR/P(S-BA), P(S-BA)/PVC, P(S-BA)/poli(estirenometacrilato de 2-hidroxietila) e seus respectivos nanocompósitos foram analisados por EFTEM que revelou domínios em escala nanométrica, mesmo tendo pequenas diferenças na composição química, sem a necessidade de corar a amostra. Nos nanocompósitos, a disposição das lamelas de argila foi revelada graças ao cancelamento do contraste entre os polímeros.Abstract: This work shows the effect of ionic specie distribution on the morphology and on the mechanical properties of latex blend films, as well as it demonstrates the use of energy-filtered transmission electron microscopy (EFTEM) technique to morphological characterization of these blends and its clay nanocomposites, by exploring the low-loss electron energy region. Natural rubber (NR)/poly(styrenebutyl acrylate) [P(S-BA)] and NR/poly(vinyl chloride) [PVC] blends were investigated by scanning electric potential microscopy (SEPM). Using the electric potential maps, it has been observed ionic specie migration from one polymer phase towards the other, during blend preparation. The migration is spontaneous because it allows the reduction of system energy thanks to the decreasing of ionion electrostatic repulsion given by ion distribution throughout the phases. The migration is directed towards the polymer that has initially the lower charge concentration and that presents the higher dielectric constant. The domains formed by the two blend component present opposite charge signals, which contribute to compatibility enhancement through electrostatic adhesion. Low-energy-loss electron spectra show differences on molecular structure of polymers that form the blends. Such differences are expressed through contrast changing in low-energyloss images (molecular maps) acquired between 20 and 90 eV. NR/P(S-BA), P(SBA)/ PVC, P(S-BA)/poly(styrene-2-hydroxyethyl metacrylate) and their respective clay nanocomposites have been analyzed by EFTEM without staining and it revealed nano-sized domains, even when chemical composition was slightly different. Clay platelet distribution within nanocomposites was revealed due to contrast canceling of polymer domains on EFTEM images.MestradoFísico-QuímicaMestre em Químic