Synthesis of hybrid organic-inorganic polymer

Abstract

O desenvolvimento de novas tecnologias e equipamentos na área de engenharia exige a adaptação dos materiais hoje empregados ou criação de novas matérias primas capazes de suportar os mais diversos ambientes e condições. Durante anos a engenharia química e de materiais vem estudando os materiais inorgânicos como moléculas precursoras com o intuito de obter, após tratamento térmico, fibras ou cerâmicas de alta performance, dotadas de características químicas e térmicas inalcançáveis com outros materiais. Materiais cerâmicos são destinados à aplicações bastante nobres na área aeroespacial e automotiva devido ao elevado custo dos compostos empregados em sua obtenção.Com o objetivo de produzir materiais com características melhoradas, aumentando assim o leque de aplicações e ao mesmo tempo reduzir os custos de produção, buscou-se introduzir moléculas orgânicas ao processo de síntese. A inserção de compostos orgânicos permite a inclusão de funções orgânicas, melhora as propriedades químicas, permite o uso de menores quantidades de material inorgânico e diversifica a área de aplicações. Até o presente momento, diversos autores sintetizaram novos compostos híbridos orgânico-inorgânicos através de rotas sintéticas variadas. Neste trabalho foram utilizados precursores inorgânicos comerciais e o monômero orgânico estireno através de duas grandes rotas sintéticas, polimerização em solução via radicais livres e hidrossililação assistida por catalisador metálico com adição de iniciador radicalar.Produtos com diferentes características foram sintetizados por ambas as técnicas. Ambas as técnica utilizadas mostraram-se adequadas para a obtenção de um polímero híbrido com as características desejadas. O híbrido orgânico-inorgânico sintetizado apresentou elevada estabilidade térmica resultando em um alto grau de ceramização, caracterizando-o assim como um bom material precursor para cerâmicas.<br>

Abstract : The development of new technologies and equipment in engineering area forces the improvement of materials used nowadays or the conception of new with capability to be applied in different environments and conditions. Along years chemical and material engineers have been studying inorganic materials as precursor molecules intending to obtain, after thermal treatment, high performance fibers and ceramics, with singular chemical and thermic characteristics obtained only by these materials. Ceramic materials are applied in noble applications like aerospace and automotive due to the high aggregate value of raw material.A promising material with improved characteristics, to increase the range of applications and decrease production costs, is the combination of organic molecules and preceramic compounds in a synthesis process. The addition of organic compounds allows the inclusion of organic functions, improves chemical properties, reduces the amount of inorganic material and diversifies the application area. Nowadays several authors have synthesized new hybrid organic - inorganic compounds by numerous synthetic routes. In this work commercial inorganic precursors and organic styrene monomer were reacted by two synthetic routes, solution polymerization with free radical initiator and hydrosilylation assisted by metal catalyst with the subsequent addition of free radical initiator.Products with different characteristics were synthesized using polymerization by free radical initiator and hydrosilylation followed by radical initiator addition. Both techniques revealed to be satisfactory to obtain a hybrid polymer with improved characteristics. The new organic-inorganic hybrid materials synthesized showed high thermal stability resulting in a high ceramic yield, characterizing it as a good precursor material for ceramics.