Desenvolvimento de membranas de poli(fluoreto de vinilideno) com montmorilonita-polpirrol para aplicação em blindagem eletromagnética

Abstract

Neste trabalho, membranas fibrosas de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) contendo diferentes frações mássicas (2,5, 5, 10 e 12,5% em massa) de um aditivo condutor nanoestruturado à base de montmorilonita/polipirrol dopado com ácido dodecilbenzeno sulfônico (Mt-PPy .DBSA) foram preparados por eletrofiação. O efeito do teor de Mt-PPy.DBSA nas propriedades da solução de PVDF, na morfologia das membranas, nas propriedades térmicas e elétricas foi investigado. O polimorfismo das membranas de PVDF/Mt-PPy.DBSA foi investigado via espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Além disso, a eficácia da blindagem contra interferência eletromagnética (EMI SE) e o mecanismo de atenuação de EMI foram investigados. Para realizar um estudo comparativo, nanocompósitos com a mesma fração másica de Mt-PPy.DBSA foram preparados por solução em casting. Foi observado que as membranas eletrofiadas de PVDF/Mt-PPy.DBSA exibem fibras com diâmetros menores que o PVDF puro, devido ao incremento na condutividade iônica da solução, que facilita o estiramento das fibras. A incorporação do aditivo melhorou ligeiramente a condutividade elétrica das membranas eletrofiadas, as quais se comportam como materiais eletricamente isolante (10 -14 S.cm -1 ), devido à sua porosidade, que impede a formação de uma rede condutora. Por fim, observou-se que a EMI SE das membranas eletrofiadas é praticamente nulo, indicando que elas são praticemanete transparentes às ondas magnéticas. Por outro lado, os nanocompósitos densos, fabricados pelo processo de solução em casting, apresentam condutividade elétrica superior (10 -2 S.cm -1 ) e os resultados para EMI SE alcançaram valores de -5 dB, para a amostra com 12,5%m do aditivo condutor nanoestruturado.

In this work, nanofiber membranes poly(vinylidene fluoride) (PVDF) containing different weight fractions (2.5, 5, 10 and 12.5 wt%) of a nanostructured conductive additive based on montmorillonite - dodecylbenzenesulfonic acid - doped polypyrrole (Mt-PPy.DBSA) were prepared by electrospinning. The effect of Mt-Ppy.DBSA content on the properties of the PVDF solution, the morphology of the mats, thermal and electrical properties was investigated. The polymorphism of the PVDF/Mt-PPy.DBSA membranes was analysed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. In addition, the electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE) and the EMI attenuation mechanism were investigated. To perform a comparative study, nanocomposites with the same weight fraction of Mt-PPy.DBSA were prepared by the solution in casting method. It was examined that PVDF/Mt-PPy.DBSA electrospun mats exhibit fibers with smaller diameters than those found of pure PVDF, due to the increase in the solution ionic conductivity. The incorporation of additive slightly improved electrical conductivity of the films and they behave as an electrically insulating material (10 – 14 S.cm -1 ), due to its high porosity, which prevents the formation of a conductive network. Finally, the EMI SE of the electrospun mats are practically null, indicating that they are almost transparent to magnetic waves. On the other hand, dense nanocomposites manufactured by the casting solution process, presented superior electric conductivity (10 -2 S.cm -1 ) and the results for EMI SE reached values of -5 dB, for the sample with 12.5 wt% of the nanostructured conductive additive.