Materiais poliméricos funcionais e inteligentes

Abstract

Os polímeros com memória de forma são materiais capazes de alterar a sua forma macroscópica mediante aplicação de um determinado estímulo. Esta tipologia de material destaca-se pelo potencial de reprodutibilidade, baixo peso, baixo custo e possibilidade de tailoring tendo em vista uma aplicação final. A utilização de uma matéria-prima de origem vegetal na sua preparação, confere ainda ao polímero uma vertente de biocompatibilidade e sustentabilidade do ponto de vista ecológico, sendo por isso uma mais-valia. Neste trabalho, foram sintetizados poliuretanos a partir de polietileno glicol, óleo de rícino, hexametileno diisocianato, e ainda como extensores de cadeia, o etileno glicol e o 1,4-butanodiol. Foi também estudada a viabilidade de com um ajuste adequado das proporções dos reagentes, otimizar de melhor forma as propriedades do material final para potenciais aplicações. Os materiais poliméricos desenvolvidos ao longo deste trabalho foram caracterizados por várias metodologias de forma a obter informação sobre algumas das suas propriedades de interesse, das quais são exemplo: a estabilidade térmica do material (com recurso à análise termogravimétrica - TGA), ocorrências de transições térmicas dentro de uma gama de temperaturas selecionada (calorimetria diferencial de varrimento - DSC), a densidade, solubilidade, e ainda a hidrofobicidade/hidrofilicidade da superfície (ângulo de contacto da gota). Relativamente à propriedade de memória de forma, os polímeros preparados mais promissores revelam desempenhos na fixação superiores a 90%, e abaixo dos 66% na recuperação.

The shape-memory polymers are materials that can change their macroscopic shape, being this effect activated with the application of a specific stimuli. This type of polymeric materials stands out when compared to other type of shape-memory materials due to its ease of reproducibility, low weight, low cost, and the possibility of tailoring the structure-properties relationship. The use of a raw materials, from a vegetable source, grants an additional property of biocompatibility and sustainability from the ecological point of view. In this work, the synthesis of polyurethanes was performed using as reagents polyethylene glycol, castor oil, hexamethylene diisocyanate, and ethylene glycol or 1,4-buthanodiol as chain extenders. A study of the tailoring of the proportions among the reagents used was also performed to try and optimize the final properties for possible applications. The polymeric materials developed throughout this work were characterized by several methodologies in order to obtain information about some of its properties of interest, of which they are an example: the thermal stability of the material (using thermogravimetric analysis - TGA), occurrences of thermal transitions within a selected temperature range (differential scanning calorimetry - DSC), density, solubility, and even surface hydrophobicity / hydrophilicity (drop contact angle).As for the shape-memory properties, some of the synthesized polymers showed fixing rates above 90 %, while all recuperation rates were below 66 %.