Obtenção e caracterização de fibras poliméricas e cerâmicas pela técnica de “blow-spinning”

Abstract

Fibras poliméricas, compósitos e estruturas cerâmicas do tipo fibrosas foram produzidas com sucesso utilizando a recente técnica de Blow-spinning. As fibras poliméricas foram obtidas a partir de soluções de poli(vinil pirrolidona) - PVP dissolvido em álcool isopropílico. Um estudo sistemático sobre a influência dos parâmetros de solução (concentração, viscosidade e solvente) e os parâmetros experimentais (taxa de injeção, pressão do ar, velocidade de rotação do coletor e tamanho da agulha) sobre a formação e morfologia das fibras foi conduzido a fim de determinar as melhores condições de síntese. Os estudos realizados indicaram que não ocorrem mudanças nas propriedades térmicas ou estruturais do polímero causada devido ao processo de fiação. As fibras compósitos polímero/precursor cerâmico foram submetidas a diferentes condições de tratamento térmico, envolvendo taxa de aquecimento, tempo de tratamento e temperatura, no intuito de determinar as melhores condições de cristalização da fase cerâmica desejada, no caso o material cerâmico supercondutor Bi2Sr2Cu1Ca2Ox (BSCCO-2212), procurando presevar ao final uma estrutura do tipo fibrosa. Estudos de difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizados nas amostras cerâmicas para determinar suas características estruturais, microestruturais e composição finais. Os resultados indicaram que a fase desejada BSCCO (2212) foi obtida com sucesso coexistindo com uma fase secundária atribuída como Bi1,916Sr1,84CuO5,482. A morfologia da amostra foi constituída de aglomerados grandes e contínuos, entremeados por uma estrutura do tipo fibrosa

Polymer fibers, composite and ceramic-type fibrous structures were successfully produced using the Blow-spinning technique. The fibers were obtained from poly (vinylpyrrolidone) - PVP solutions by using isopropyl alcohol as solvent. A systematic study on the influence of solution parameters (concentration, viscosity and solvent) and experimental parameters (injection rate, air pressure, rotational speed of the collector and size of the needle) on the formation and morphology of the fibers was performed to determine the best conditions for synthesis. The results shown no changes in the thermal and structural properties of the polymer caused due to the spinning process. The fiber composite polymer / ceramic precursor were thermal treated at different routes, involving heating rate, treatment time and temperature in order to determine the best conditions of Bi2Sr2Cu1Ca2Ox (BSCCO-2212) superconductor phase crystallization preserving at the end the fibrous structure. Studies of x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were performed on ceramic samples to determine their structural characteristics, composition and final microstructure. The results shown that desired BSCCO (2212) phase was successfully obtained coexisting with a secondary phase Bi1,916Sr1,84CuO5,482. The sample morphology was constituted of continuous agglomerate intermingled with a fiber structure