Montagem e teste de um sistema de eletrofiação coaxial para a produção de nanofibras de nanocompósitos poliméricos

Resumo

O processo de eletrofiação permite produzir fibras poliméricas com diâmetros da ordem de nanômetros. O pequeno diâmetro destas nanofibras proporciona uma elevada razão entre área e volume e uma elevada razão de aspecto. Estas nanofibras poliméricas podem então ser utilizadas como membranas de filtração, em roupas de proteção, cobertura de feridas, sistemas de liberação de remédios, vasos sanguíneos artificiais, espelhos para uso na indústria aero-espacial, aplicação de pesticidas para plantas, elementos estruturais em órgãos artificiais, e compósitos reforçados (nanocompósitos), entre outros. Para melhorar alguma propriedade (mecânica, condutividade, entre outros) do polímero, é feita a eletrofiação de sistemas poliméricos (blendas, compósitos e nanocompositos poliméricos). Num nanocomposito, teoricamente, é necessário que se forme uma rede percolante para a obtenção de melhores propriedades mecânicas. O limite de percolação da nanocarga depende principalmente da razão de aspecto da partícula (além das interações partícula-polímero, entre outros). Assim para a obtenção de melhores propriedades mecânicas nestes materiais faz-se necessário que a nanopartícula, independente de sua morfologia, esteja bem dispersa e distribuída homogeneamente na matriz polimérica. Em comum, tanto as blendas quanto os nanocompositos poliméricos tem o fato de ambos serem compostos de dois ou mais componentes que precisam então, para poderem ser eletrofiados, ser dissolvidos ou dispersos em solventes similares ou não. Por exemplo, no caso de blendas binárias, se ambos os polímeros são similares (polares, por exemplo) e facilmente dissolvidos no mesmo solvente, pode-se obter uma solução homogênea. Porém, se ambos os polímeros são muito dissimilares (um polar e outro não polar, por exemplo), a dissolução de cada polímero será feita em solvente diferente, e a solução de eletrofiação será então composta de uma mistura de soluções diferentes que poderão se evaporar a taxas diferentes durante a eletrofiação, afetando inclusive a miscibilidade e morfologia da blenda resultante. No caso de nanocompósitos poliméricos o polímero deverá ser dissolvido num dado solvente, enquanto a carga deverá ser dispersa em outro tipo de solvente. Porém, quando se trata de argilas lamelares que precisam ser esfoliadas para formarem a rede percolada, às vezes o solvente na qual elas são dispersas não produz esta esfoliação. Pode então ocorrer ainda formação de aglomerados de nanoparticulas, obtendo-se nanofibras nas quais a nanoparticula está aglomerada e heterogeneamente distribuída na matriz polimérica. Uma das formas então de produzir nanofibras de nanocompositos e blendas nos quais a carga ou o outro componente polimérico, respectivamente, estejam bem distribuídos ao longo da nanofibra seria utilizar um sistema de eletrofiação coaxial. Este sistema permite produzir nanofibras com morfologia bifásica: uma central (núcleo) e outra externa (casca). (AU)