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Biblioteca Virtual de Teses e Dissertações

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Resumo Original (PT):

O POLICLORETO DE VINILA (PVC), POLIETILENO TEREFTALATO (PET) E O POLIETILENO (PE) TÊM SIDO OS POLÍMEROS COM MAIOR APLICAÇÃO PARA FABRICAÇÃO DE EMBALAGENS DE ALIMENTOS E TAMBÉM OS MAIS RECICLADOS ATUALMENTE, EM TODO O MUNDO. MUITAS INVESTIGAÇÕES SÃO NECESSÁRIAS PARA IDENTIFICAR ALTERNATIVAS QUE PROPICIAM UM FIM TECNOLÓGICO AO PLÁSTICO RECICLADO, CONTRIBUINDO PARA A PRESERVAÇÃO AMBIENTAL. COMO ALTERNATIVA, DESTACAM-SE OS TRATAMENTOS A PLASMA PARA MODIFICAÇÃO DE SUPERFÍCIES, PELO BAIXO CUSTO, RAPIDEZ, FLEXIBILIDADE E REPRODUTIBILIDADE DOS EXPERIMENTOS. TAMBÉM PODEM SER DIMENSIONADOS PARA PRODUÇÃO EM LARGA ESCALA. DIANTE DE TAIS POSSIBILIDADES, A PROPOSTA FOI INVESTIGAR O EFEITO DE TRÊS METODOLOGIAS DISTINTAS DE PLASMA: (I) A EXPOSIÇÃO A PLASMAS DE BAIXA ENERGIA, DENOMINADA IMERSÃO EM PLASMA (IP); (II) A IMPLANTAÇÃO IÔNICA POR IMERSÃO EM PLASMAS (IIIP); (III) A DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS PELA TÉCNICA DE MAGNETRON-SPUTTERING (MS) NAS PROPRIEDADES SUPERFICIAIS DO PVC, PET E DO PE. NO PRIMEIRO PROCEDIMENTO (IP), INVESTIGOU-SE O EFEITO COMPOSIÇÃO QUÍMICA, POTÊNCIA DE DESCARGA ELÉTRICA DA FONTE DE EXCITAÇÃO DO PLASMA (RADIOFREQUÊNCIA), PRESSÃO DOS GASES HEXAFLUORETO DE ENXOFRE (SF6) OU NITROGÊNIO (N2), E O TEMPO DE TRATAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE SUPERFÍCIE DO PVC, PET E PE. NOS TRATAMENTOS PELA TÉCNICA DE IIIP, INVESTIGOU-SE O EFEITO DO TEMPO DE CICLO DA FONTE DE ALTA TENSÃO, A VOLTAGEM DA FONTE DE ALTA TENSÃO E O TEMPO DE TRATAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE SUPERFÍCIE DO PET E PE, UTILIZANDO-SE OS MESMOS GASES. JÁ PELA TÉCNICA DE MS, FILMES FINOS DE ÓXIDO DE TITÂNIO (TIO2) FORAM OBTIDOS E ANALISADOS VARIANDO-SE A PROPORÇÃO DE GASES ARGÔNIO E OXIGÊNIO, A POTÊNCIA DA DESCARGA ELÉTRICA DA FONTE, A PRESSÃO TOTAL DE GASES NA CÂMARA E A VOLTAGEM APLICADA. O GRAU DE MOLHABILIDADE DAS AMOSTRAS VIA ÂNGULO DE CONTATO, , FOI MEDIDO PELO MÉTODO DA GOTA SÉSSIL. A RUGOSIDADE SUPERFICIAL OBTIDA POR MICROSCOPIA POR FORÇA ATÔMICA (AFM). A TÉCNICA DE PERFILOMETRIA FOI USADA PARA AVALIAR A ESPESSURA (H) DOS FILMES DEPOSITADOS. O PROGRAMA BASEADO NO CÓDIGO MONTE CARLO (SRIM/TRIM) FOI USADO PARA SIMULAR O FREAMENTO DE ÍONS DE N+, SF5+ OU F+, VIA HISTOGRAMA DA FLUÊNCIA DE ÍONS IMPLANTADOS EM FUNÇÃO DO ALCANCE DOS ÍONS IMPLANTADOS. MAIS ADIANTE, AS TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO (IV) E ESPECTROSCOPIA DE FOTOELÉTRONS DE RAIOS-X (XPS) FORAM USADAS, RESPECTIVAMENTE, PARA IDENTIFICAÇÃO DA ESTRUTURA QUÍMICA E DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS SUPERFÍCIES MODIFICADAS. A TÉCNICA DE ESPECTROSCOPIA NO ULTRAVIOLETA 9 VISÍVEL/INFRAVERMELHO-PRÓXIMO (UV-VIS-NIR) FOI USADA PARA AVALIAR O EFEITO DO TRATAMENTO NA TRANSMITÂNCIA ÓPTICA DOS SUBSTRATOS POLIMÉRICOS. A TÉCNICA DE DIFRATOMETRIA POR RAIOS-X (DRX) FOI USADA PARA IDENTIFICAR A FASE CRISTALINA DO FILME DE TIO2 DEPOSITADO SOBRE O VIDRO, PET E PE. POR FIM, PROPRIEDADES DE BARREIRA AO VAPOR DE ÁGUA (TTVA) FORAM AVALIADAS POR MÉTODOS QUANTITATIVOS OBSERVANDO NORMAS DA ASTM. O GRAU DE MOLHABILIDADE FOI OBTIDO DE FORMA SELETIVA, QUANTITATIVAMENTE (0º <  < 156°) AFERIDA EM ATÉ 30 DIAS APÓS OS TRATAMENTOS, PODENDO OCORRER SEM OU COM ALTERAÇÃO SIGNIFICATIVA NAS CURVAS DE T() NA REGIÃO DO VISÍVEL (AUMENTO OU REDUÇÃO), DEPENDENDO DA TEMPERATURA DE EXPOSIÇÃO DOS SUBSTRATOS AO PLASMA, E DA TÉCNICA USADA. NESTE CASO, A MÁXIMA TEMPERATURA FOI AFERIDA EM 70 °C (TH), SEM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO, OU 25,5 °C (TC), QUANDO O PORTA-AMOSTRAS FOI REFRIGERADO DURANTE OS TRATAMENTOS. AS TAXAS DE TRANSMISSÃO AO VAPOR DE ÁGUA DO PET E PE FORAM REDUZIDAS VIA TRATAMENTO POR IP E POR IIIP COM N2. OS PROCEDIMENTOS A PLASMA FORAM SATISFATÓRIOS PARA MODIFICAR AS PROPRIEDADES SUPERFICIAIS DAS EMBALAGENS POLIMÉRICAS, PARA AS DUAS APLICAÇÕES PROPOSTAS.

Palavras-Chave (EN):

Resumo Original (EN):

POLYVINYLCHRORIDE (PVC), POLYETHYLENETERAPHTHALATE (PET) AND POLYETHYLENE (PE) ARE THE POLYMERS MOST FREQUENTLY APPLIED IN FOOD PACKAGING AND, ARE ALSO AMOUNG THE MOST RECYCLED PLASTICS IN THE WORLD. MANY INVESTIGATIONS ARE NECESSARY TO IDENTIFY ALTERNATIVES THAT PROVIDE USES FOR THE RECYCLED PLASTIC TECHNOLOGY TO REDUCE THE CONSUMPTION OF VIRGIN MATERIAL, THUS REDUCING WASTE AND PRESERVING THE ENVIRONMENT. IT IS WORTH NOTING THAT SOME PHYSICOCHEMICAL MODIFICATION TECHNIQUES OF THE SURFACE OF THESE MATERIALS HAVE BEEN USED WITH PARTIAL SUCCESS. AN ALTERNATIVE TO THESE, ARE THE PLASMA TREATMENTS FOR SURFACE MODIFICATION, WHICH ARE CHEAP, RAPID AND HAVE GOOD REPRODUCIBILITY. THE PLASMA PROCEDURES CAN ALSO BE READLY SCALED-UP. GIVEN THESE POSSIBILITIES, THE PURPOSE OF THIS STUDY WAS TO INVESTIGATE THE EFFECT OF THREE DIFFERENT PLASMA METHODOLOGIES: (I) EXPOSURE TO LOW ENERGY PLASMAS, CALLED PLASMA IMMERSION (PI); (II) PLASMA IMMERSION ION IMPLANTATION (PIII); (III) THIN FILM DEPOSITION BY MAGNETRON-SPUTTERING (MS), ON THE SURFACE PROPERTIES OF PVC, PET AND PE. FOR THE FIRST PROCEDURE (PI), THE EFFECTS OF GAS EMPLOYED, SULFUR HEXAFLUORIDE (SF6) OR NITROGEN (N2), ELECTRICAL DISCHARGE POWER OF THE PLASMA EXCITATION SOURCE (RADIO FREQUENCY) AND TREATMENT TIME WERE STUDIED ON THE PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF THE SURFACE OF THE PVC, PET AND PE. IN TREATMENTS USING PIII, THE EFFECTS OF THE MAGNITUDE AND CYCLE TIME OF THE APPLIED VOLTAGE, AND THE TREATMENT TIME ON THE PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF THE SURFACE OF PET AND PE, WERE INVESTIGATED. USING MAGNETRON-SPUTTERING (MS) TECHNIQUE, THIN FILMS OF TITANIUM OXIDE (TIO2) WERE OBTAINED BY VARYING THE PROPORTION OF ARGON AND OXYGEN GASES IN THE VACUUM CHAMBER, THE ELECTRIC DISCHARGE OF POWER SOURCE, THE TOTAL GAS PRESSURE IN THE CHAMBER AND THE APPLIED VOLTAGE. SURFACE WETTING PROPERTIES, MORPHOLOGY AND TRANSPARENCY TO VISIBLE LIGHT WERE OBTAINED IMMEDIATELY AFTER REMOVING THE FILMS FROM THE REACTOR. THE DEGREE OF WETTING OF THE SAMPLE WAS EVALUATED VIA THE CONTACT ANGLE,  WHICH WAS MEASURED USING THE SESSILE DROP METHOD. THE SURFACE ROUGHNESS, RZ, WAS OBTAINED BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM). PROFILOMETRY WAS USED TO EVALUATE THE THICKNESS (H) OF THE DEPOSITED FILMS. THE SOFTWARE (SRIM / TRIM) WAS USED TO SIMULATE THE DECELERATION OF N+, SF5+ AND F+ IONS. FURTHERMORE, INFRARED SPECTROSCOPY (IR) AND X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY (XPS) WERE USED, RESPECTIVELY, FOR IDENTIFICATION OF THE CHEMICAL STRUCTURE AND CHEMICAL COMPOSITION OF THE MODIFIED SURFACES. ULTRAVIOLET VISIBLE / NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY (UV-VIS-NIR) WAS 11 USED TO EVALUATE THE EFFECT OF TREATMENT ON THE OPTICAL TRANSMITTANCE OF THE POLYMER SUBSTRATES. THE TECHNIQUE OF X-RAY DIFFRACTION (XRD) WAS USED TO IDENTIFY THE CRYSTAL PHASE OF THE TIO2 FILM DEPOSITED ON TO GLASS, PET AND PE. FINALLY, THE BARRIER PROPERTIES TO WATER VAPOR (TTVA) WERE EVALUATED BY USING ASTM STANDARD. THE DEGREE OF WETTABILITY WAS OBTAINED, QUANTITATIVELY IN THE RANGE 0 ° TO 156 °, BY THE CHOICE OF GAS TREATMENT, MEASURED AT 15 OR 30 DAYS, AND CAN OCCUR WITH OR WITHOUT SIGNIFICANT CHANGE IN THE CURVES OF T (), DEPENDING ON THE TEMPERATURE OF SUBSTRATES, AND THE TECHNIQUE USED. AFTER TREATMENT, THE SAMPLE TEMPERATURE WAS MEASURED AT 70 °C (TH) WITHOUT REFRIGERATION, OR 25.5° C (TC) WHEN THE SAMPLE HOLDER IS COOLED DURING TREATMENT. GAS BARRIER PROPERTIES OF PET AND PE WERE OPTIMIZED VIA TREATMENT USING NITROGEN FOR ALL CONDITIONS. IT CONCLUDES THAT PLASMA PROCEDURES WERE EFFICIENT FOR PACKAGING APPLICATIONS, SUPPLANTING THE RESULTS OF THE FOOD INDUSTRY.

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