Desenvolvimento de monólitos densos e porosos a partir de polímero híbrido silazano/PAN via rota PDC

Abstract

Monólitos cerâmicos densos e porosos sem o acréscimo de aditivos foram preparados utilizando polímero híbrido de silazano com acrilonitrila (AN) por prensagem a quente via rota PDC (Polymer Derived Ceramic route). A modificação química do silazano com AN foi realizada por meio de polimerização em solução via radicais livres, resultando em um precursor cerâmico com maior processabilidade, além de suprimir a destilação de fragmentos oligoméricos durante o regime de pirólise. Para a confecção de monólitos porosos foi utilizado agente de sacrifício polimetilmetacrilato (PMMA), esta técnica é importante para fornecer cerâmicas não-óxidas altamente porosas após a pirólise. Os resultados de microscopia demonstram que os monólitos densos apresentaram superfície livre de rachaduras. Nos monólitos porosos, com a inserção de PMMA, obteve-se poros abertos e interconectados. Com a análise termogravimétrica utilizando ar sintético até 1000 °C foi possível observar notável resistência dos monólitos à oxidação. Os resultados representam possibilidades importantes, como para aplicações em energia, podendo ser utilizado como suporte catalítico em ambiente oxidativo. Ainda, apresentou condutividade de 8,56.10-6 ?-1.m-1 do monólito até 1400 °C, demonstrando que o material é semicondutor mesmo após alta temperatura, permitindo diversas aplicações eletrônicas.

Abstract: Dense and porous ceramic monoliths without the addition of additives were prepared using a hybrid polymer of silazane with acrylonitrile (AN) by hot pressing via Polymer Derived Ceramic route (PDC route). The chemical modification of silazane with AN was carried out by means of solution polymerization via free radicals, resulting in a ceramic precursor with greater processability, in addition to suppressing the distillation of oligomeric fragments during the pyrolysis regime. Polymethylmethacrylate (PMMA) sacrificial agent was used to make porous monoliths, this technique is important to provide highly porous non-oxide ceramics after pyrolysis. The microscopy results demonstrate that the dense monoliths had a crack-free surface. In the porous monoliths, with the insertion of PMMA, open and interconnected pores were obtained. With the thermogravimetric analysis using synthetic air up to 1000 °C, it was possible to observe remarkable resistance of the monoliths to oxidation. The results represent important application possibilities, such as for energy applications (catalytic support in an oxidative environment, for example). Also, the conductivity of 8.56.10-6 O-1.m-1 of the monolith at 1400 °C demonstrates that the material is semiconductor even after high temperature, allowing several electronic applications.