Análise superficial de filmes de elastómeros termoplásticos após tratamentos superficiais para promover molhabilidade-adesão de acabamento

Abstract

A modificação superficial de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas, em que propriedades superficiais dos materiais (molhabilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações em setores com um elevado grau de exigência, como o caso do setor automóvel. Este projeto foi desenvolvido na TMG Automotive, em Guimarães, no âmbito da Dissertação do Mestrado Integrado em Engenharia de Polímeros. Um projeto que tem como objetivo uma análise superficial de filmes de elastómeros termoplásticos (TPE) após tratamentos superficiais, com a finalidade de promoverem molhabilidade/adesão de acabamento. Termoplásticos olefínicos (TPO), os quais pertencem à “família” dos TPE’s, foram utilizados para a realização deste projeto. Numa primeira etapa escolheram-se 3 formulações (mistura de polímeros) produzidas na empresa, as quais foram tratadas superficialmente com descarga corona e analisadas em FTIR-ATR, para se visualizar as ligações químicas na superfície dos polímeros, e ensaios de adesão (Cross-cut) com o objetivo de analisar a adesão dos polímeros aos revestimentos (lacas). Numa segunda etapa selecionou-se a formulação com piores resultados e modificou-se com diferentes componentes, os quais possuem em sua constituição o anidrido maleico e o ácido acrílico. Amostras das novas formulações foram tratadas por descarga corona e por radiação ultravioleta (UV). Posteriormente aos tratamentos superficiais, os filmes foram analisados em FTIR-ATR, para se visualizar as ligações nas suas superfícies, ensaios de ângulos de contato, para se conhecerem as suas energias superficiais e ensaios de adesão (Crockmaster) para determinar a adesão dos filmes aos revestimentos. Os resultados obtidos foram satisfatórios pois verifica-se ao nível dos ensaios de FTIR-ATR um aparecimento dos grupos carbonilos (C=O), o seu aparecimento era espectável visto que os polímeros submetidos aos tratamentos superficiais sofrem oxidação. Em relação aos ensaios de ângulos de contato verifica-se que com os tratamentos superficiais, a energia de superfície dos filmes aumenta, a qual é diretamente proporcional a uma melhor adesão. Relativamente aos ensaios de adesão (Cross-cut e Crockmaster) verificou-se uma boa adesão dos filmes poliméricos ao revestimento a que foram sujeitos. Com base nos resultados obtidos é possível afirmar-se que os tratamentos superficiais e a introdução de novos compostos específicos são benéficos para os filmes poliméricos.

The modification of polymeric materials surface is extremely useful in several fields where the materials’ surface properties (wettability, adhesiveness, microstructure, etc.) are applied in sectors with a high degree of demand such as the automotive industry. This project was developed at TMG Automotive in Guimarães, within the scope of the Integrated Master's Dissertation in Polymer Engineering. The aim of this work is to analyse the surface of thermoplastic elastomer films (TPE) after surface treatments, in order to promote finishing wettability/adhesion. Thermoplastic olefins (TPO), which belong to the TPE’s "family", were used to carry out this project. First, 3 formulations (polymer blends) produced in the company were chosen and surface-treated with corona discharge, and then they were analysed with FTIR-ATR to visualize the chemical bonds on the polymers’ surface and cross-cut adhesion tests were performed in order to analyse the adhesion between polymers and coatings (lacquers). Secondly, the formulation with the worst results was selected and modified with different components, which have in their composition maleic anhydride and acrylic acid. These samples were treated by corona discharge and ultraviolet radiation. Then the films were analysed with FTIR-ATR in order to visualize the connections on their surfaces; contact angle tests were performed to know their surface energies; and Crockmaster adhesion tests to determine the adhesion between films and coatings. The results obtained were good due to the appearance of the carbonyl groups (C = O) in FTIR results, which was expected since the polymers were oxidized when submitted to the surface treatments. On the one hand, the contact angle tests showed that the surface energy of the films increased with the treatments, which led to a better adhesion. On the other hand, the adhesion tests (Cross-cut and Crockmaster) showed a good adhesion between the polymer films and the coating applied. Based on the results obtained it can be conclued that the surface treatments and the introduction of new specific compounds are beneficial for the polymer films.