Influência da adição e da modificação química de uma carga mineral nanoparticulada nas propriedades mecânicas e no envelhecimento térmico de compósitos poliuretano/sisal

Abstract

Resumo: Este trabalho trata do efeito da hibridização do reforço, através da adição de uma carga mineral (bentonita) nanoparticulada, no desempenho mecânico de compósitos poliuretano/sisal contendo 25% em massa de fibras de sisal e moldados por compressão. As propriedades mecânicas, de tração e impacto, dos sistemas compósitos estudados foram avaliadas em função do teor (0-10% em massa) e de modificações químicas da carga mineral. Os efeitos do envelhecimento térmico nas propriedades tênseis (σ, E, ε) de compósitos selecionados também foram investigados. O reforço mineral (Bentonita sódica Brasgel-PA) foi empregado em quatro formas, a saber: a) como fornecido (sem tratamento), b) tratado com ácido clorídrico (0,6N), c) modificado com cloreto de dodecil dimetil benzil amônio (Dodigen) e d) modificado com brometo de cetil trimetil amônio (Cetremide). Os resultados indicam que a incorporação da bentonita eleva as propriedades mecânicas dos compósitos e que melhores propriedades foram obtidas quando a bentonita foi tratada com o ácido clorídrico. O envelhecimento térmico em tempos curtos (até 4 dias) provocou elevação no módulo elástico e resistência na ruptura dos compósitos, o que foi atribuído à pós-cura da matriz. Em tempos longos (32 dias) a exposição térmica causou decréscimo nas propriedades tênseis (σ, E, ε) dos compósitos investigados, o que foi atribuído à degradação oxidativa da matriz e dos reforços. O compósito mais resistente ao envelhecimento térmico foi o híbrido cuja carga mineral foi organofilizada com o sal Cetremide. Anáslies por DRX e MEV indicam que a estrutura dos compósitos híbridos é um misto de micro e nanocompósito. Palavras-chave: Poliuretano, cargas nanoparticuladas, propriedades mecânicas, envelhecimento térmico.Abstract: This work deals with filler hybridization effects, by the addition of a nanoparticulate mineral filler (bentonite), on the mechanical performance of compression molded Polyurethane/sisal composites with 25 wt % fiber content. Composite tensile and impact properties were evaluated as a function of mineral filler content (0-10 wt %) and chemical modifications. Thermal aging effects onf tensile (σ, E, ε) properties of selected composites were also ascertained. The mineral filler (Brasgel PA sodium bentonite) was employed in the following forms: a) as received; b) treated with a 0,6N HCl solution; c) chemically modified with dodecyl dimethyl benzyl ammonium chloride (Dodigen) and d) chemically modified with cetyl trimethyl ammonium bromide (Cetremide). Our results show that bentonite addition increases the mechanical properties of PU/sisal composites and that best overall mechanical performances was achieved with addition of the hydrochloric acid trated mineral filler. Thermal aging for short times (up to 4 days) led to small increases in composite's elastic modulus na tensile strengths, which was attributed to post-curing of the matrix. Long thermal exposure (32 days) led to decreases in composite tensile properties (σ, E, ε), which was attributed to oxidative degradation ...

Caracterização de nanocompósitos de poliuretano/montmorilonita organofílica por RMN de baixo campo

“…Outras análises podem ser feitas para entender o comportamento dos nanocompósitos [8,10,14] . Poucos trabalhos utilizam a ressonância magnética nuclear de baixo campo, embora esta seja uma análise espectroscópica com grande potencial para ser aplicada ao estudo dos nanomateriais, uma vez que permite avaliar amostras no estado sólido, na sua forma íntegra, gerando resultados precisos acerca da dinâmica molecular, estrutura organizacional e formação de domínios, sem a necessidade de tratamento prévio da amostra, além do resultado exprimir o comportamento médio da amostra em nível molecular.…”

“…Outra aplicação interessante é no desenvolvimento de membranas, que além de separarem efetivamente misturas de gases, como CO 2 e N 2 , podem ser utilizadas em recuperação de CO 2 do petróleo, remoção de hélio do gás natural e recuperação de H 2 da corrente do gás de purga da planta de amônia, dentre outras [3][4][5][6][7] . A grande aplicabilidade dos polímeros de poliuretano deve-se à versatilidade estrutural do PU possibilitar a escolha de uma ampla gama de diisocianatos e polióis como monômeros [8,9] . A incorporação de nanocargas à matriz polimérica de PU pode diversificar ainda mais a utilização destes polímeros, pois a formação de nanocompósitos de PU tem mostrado melhoria de propriedades mecânicas, térmicas, de barreira, retardância de chama e estabilidade dimensional, quando comparados aos compósitos convencionais.…”