Desenvolvimento de nanocompósitos polipropileno/argila bentonita brasileira: I tratamento da argila e influência de compatibilizantes polares nas propriedades mecânicas

Rodrigues, André. W. B.; Brasileiro, Maria Isabel; Araújo, Williane D.; Araújo, Edcleide Maria; Neves, G. A.; Mélo, Tomás Jefférson Alves de

doi:10.1590/s0104-14282007000300011

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“…Estes resultados sugerem a obtenção de uma argila com o espaço intercamadas mais homogêneo, o que facilita a reação de substituição dos cátions inorgânicos pelos os íons orgânicos. Rodrigues et al [14] também observaram uma redução Tabela 1. Pico de difração e distância interplanar da BENT, da BENT-Na e da BENT-org.…”

Section: Análise De Drxunclassified

Propriedades térmicas de compósitos de polipropileno e bentonita organofílica

2012

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IntroduçãoOs compósitos surgiram como uma alternativa para melhorar propriedades específicas de polímeros já existentes ou modificá-las através da adição de outros materiais. Eles são uma classe de materiais multifásicos, podendo ou não ser poliméricos. Nesses materiais, um dos componentes, descontínuo, fornece a principal resistência ao esforço (componente estrutural ou reforço) e o outro, contínuo, é o meio de transferência desse esforço (componente contínuo ou matricial) [1] .A incorporação de cargas inorgânicas em polímeros oferece as vantagens dos materiais orgânicos, tais como baixa densidade, flexibilidade e facilidade de moldagem, e as dos inorgânicos, como altas resistências química e mecânica, e estabilidade térmica. As cargas de dimensões nanométricas (1-500 nm) apresentam uma área superficial elevada, promovendo melhor dispersão na matriz polimérica e, por isso, uma melhoria nas suas propriedades físicas, as quais dependem da homogeneidade da mistura final. A preparação de compósitos de matriz polimérica com cargas nanométricas permite, em muitos casos, obter um material com um baixo custo, devido à utilização de menor quantidade de carga, e um elevado nível de desempenho, que pode resultar da sinergia entre os componentes [2,3] .Uma grande variedade de materiais lamelares pode ser encontrada na natureza, como as argilas (aluminossilicatos), haletos de metais de transição, hidróxidos de metais bivalentes e fosfatos de metais tetravalentes, usados como cargas em compósitos. Os cristais são formados pela sobreposição de lamelas, que estão fracamente unidas por ligações do tipo Van der Waals e ligações de hidrogênio [2] .A bentonita é uma argila constituída essencialmente por um ou mais argilominerais do grupo das esmectitas, especialmente a montmorilonita, não importando qual seja a origem geológica. A bentonita é um aluminossilicato 2:1 [(Mg,Ca)O.Al 2 O 3 Si 5 O 10 .nH 2 O)] formado a partir da decomposição de cinzas vulcânicas. As bentonitas naturais possuem com maior freqüência os cátions trocáveis Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ e Fe 3+ . A ocorrência mais comum é de bentonitas policatiônicas com predominância de um cátion, a exemplo o Na + nas bentonitas de Wyoming (EUA) ou Ca 2+ nas bentonitas do Mississipe (EUA) [4] . No Brasil, não se tem conhecimento, até o presente, da existência de bentonitas essencialmente sódicas. Na maioria dos Resumo: Uma argila bentonita policatiônica nacional foi utilizada para a produção de uma argila organofílica, obtida a partir da síntese com o sal de amônio quaternário, cloreto de cetiltrimetilamônio. A argila tratada com o sal orgânico (BENT-org) e a não tratada (BENT) foram caracterizadas por espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) e difratometria de raios X (DRX). Posteriormente, as argilas foram misturadas com o polipropileno (PP) pelo método de intercalação por fusão em uma extrusora dupla-rosca co-rotativa. Os compósitos foram caracterizados pelas técnicas de DRX, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Os resul...

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Section: Análise De Drxunclassified

Propriedades térmicas de compósitos de polipropileno e bentonita organofílica

2012

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“…A partir das pesquisas realizadas pelo grupo da Toyota que desenvolveu nanocompósitos de poliamida 6 com pequenas quantidades de argila montmorilonita e obtiveram para este sistema um aumento significativo das propriedades mecânicas e térmicas, vários outros estudos têm sido realizados a fim de se obter sinergia entre os componentes, dada à importância do desenvolvimento desse tipo de material [5,[9][10][11][12][13][14][15][19][20][21][22][23][24] .…”

Section: Introductionunclassified

“…Os nanocompósitos polímero/silicato em camadas são comparados aos compósitos poliméricos convencionais, pois eles usam cargas para melhorar algumas propriedades específicas [1] . Tais nanocompósitos têm vantagens quando comparadas aos compósitos convencionais, pois apresentam melhoria nas propriedades mecânicas, térmicas, de inflamabilidade e estabilidade dimensional, utilizando baixos teores de silicato, entre 1-5 % em peso [4] .A partir das pesquisas realizadas pelo grupo da Toyota que desenvolveu nanocompósitos de poliamida 6 com pequenas quantidades de argila montmorilonita e obtiveram para este sistema um aumento significativo das propriedades mecânicas e térmicas, vários outros estudos têm sido realizados a fim de se obter sinergia entre os componentes, dada à importância do desenvolvimento desse tipo de material [5,[9][10][11][12][13][14][15][19][20][21][22][23][24] .Os silicatos em camadas utilizados como cargas têm partículas com dimensões nanométricas (1-500 nm) e, portanto, eles apresentam uma área de superfície elevada o que promove melhor interação com a matriz polimérica e, por conseguinte, uma melhoria das propriedades físicas [5] . Uma variedade de polímeros tem sido usada na preparação de nanocompósitos polímero-argila tais como: poliestireno, poliamida 6 e 66, policarbonato, poliolefinas, etc.…”

unclassified

Avaliação do comportamento térmico por DSC na região da pele e do núcleo de amostras injetadas de nanocompósitos de poliamida 6/argila organofílica

Paz¹,

Leite²,

Araújo³

et al. 2010

Polímeros

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Resumo: Nanocompósitos de poliamida 6/argila organofílica foram preparados pelo método de intercalação por fusão. A argila foi tratada com o sal quaternário de amônio (Cetremide) visando-se à obtenção da argila organofílica (OMMT). Esta foi caracterizada por fluorescência de raio X (FRX), Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Difração de raio X (DRX). Os resultados dessas análises evidenciaram incorporação do sal entre as camadas da argila, tornando-a organofílica. Os nanocompósitos foram obtidos em extrusora de rosca dupla corrotacional, com 3% em peso de argila, e estes foram posteriormente injetados. A caracterização dos nanocompósitos por DRX mostrou uma estrutura esfoliada e/ou parcialmente esfoliada. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram realizadas nas regiões da pele (superfície) e do núcleo (centro) dos corpos de prova e, mostraram as fases cristalinas α e γ na pele e apenas a fase α no núcleo e que o grau de cristalinidade na pele foi menor do que no núcleo. Palavras-chave: Poliamida 6, argila organofílica, nanocompósitos, cristalização. Polyamide 6/Organoclay Nanocomposites: Evaluation of Thermal Behavior of Injection Molded Samples by DSCAbstract: Polyamide 6/organoclay nanocomposites were prepared using the melt intercalation technique. The clay was treated with a quaternary ammonium salt (Cetremide) to obtain the organoclay (OMMT), which was characterized with X ray fluorescence (XRF), Infrared Spectroscopy (FTIR) and X ray diffraction (XRD). The results of these analyses showed the incorporation of the salt in the clay structure, confirming the organophilization. The nanocomposites were obtained in a co-rotational twin screw extruder with 3 wt. (%) of clay, and then the pellets were injection molded. The characterization by XRD of the nanocomposites showed an exfoliated and/or partially exfoliated structure. The analysis by DSC were made in the skin and core regions of the samples, showing the α and γ-crystalline forms in the skin and only the α-form in the core region. The degree of crystallinity in the skin was lower than in the core. Keywords: Polyamide 6, organoclay, nanocomposites, crystallization. IntroduçãoNos últimos anos tem-se dado muita atenção aos materiais nanocompósitos de polímero/argila, principalmente aos nanocompósitos desenvolvidos com silicatos em camadas, devido à necessidade de materiais de engenharia mais eficientes e ao fato dos polímeros puros não apresentarem propriedades necessárias para determinadas aplicações. Vários métodos têm sido aplicados para preparação de nanocompósitos polímero/argila, dentre eles o mais utilizado é o de intercalação por fusão [1] .Nanocompósitos poliméricos são materiais híbridos onde substâncias inorgânicas de dimensões nanométricas estão dispersas em uma matriz polimérica [2,3] . Os nanocompósitos polímero/silicato em camadas são comparados aos compósitos poliméricos convencionais, pois eles usam cargas para melhorar algumas propriedades específicas [1] . Tais nanocompósitos têm vantagens quando comparadas aos c...

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“…Estas novas aplicações necessitam de propriedades que muitas vezes o polímero puro não apresenta e são obtidas por meio de modificações, que podem ser realizadas com a incorporação de nanopartículas de cargas inorgânicas como argila, carbonato de cálcio, nanotubos de carbono entre outros, dando origem a uma nova classe de materiais poliméricos, os nanocompósitos [1] .…”

Section: Introductionunclassified

Influência das condições de mistura e dos teores de Acetato de Vinila e de argila nas propriedades de nanocompósitos de EVA/montmorilonita organofílica

et al. 2014

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Resumo: O copolímero Etileno Acetato de Vinila (EVA) é uma poliolefina utilizada principalmente em filmes para embalagens, onde a sua flexibilidade, tenacidade, elasticidade e transparência são atributos desejáveis. As propriedades mecânicas, térmicas e de barreira do EVA podem ser melhoradas pela incorporação de cargas inorgânicas. O EVA apresenta polaridade variável de acordo com o teor de Acetato de Vinila, o que promove a viabilidade para obtenção de nanocompósitos com argilas organicamente modificadas, tornando desnecessária a adição de agentes compatibilizantes. Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de EVA e montmorilonita organofílica comercial pelo método de intercalação do fundido em um reômetro de torque, com rotores tipo roller, a 150°C durante 10minutos, com monitoramento do torque em função do tempo. A fim de investigar a influência da polaridade do EVA, da concentração da argila e das condições de processamento nas características dos nanocompósitos, variou-se a concentração de Acetato de Vinila (19% e 28%), o teor de argila (2% e 5%) e a velocidade de rotores (60 rpm e 100 rpm). Foram avaliadas a estrutura da argila, a estabilidade térmica e as propriedades mecânicas e de barreira dos nanocompósitos, mediante as técnicas de difração de raios X, análise termogravimétrica, ensaio de tração e análises de taxa de permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d'água. A partir dos dados de permeabilidade foi aplicado o modelo de Nielsen para avaliar o grau de esfoliação da argila. Dentre os principais resultados com o planejamento fatorial destacam-se: (a) o aumento da polaridade do EVA aumentou a permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d'água dos materiais; (b) o teor de argila não modificou a estabilidade térmica dos nanocompósitos e a estrutura da argila; (c) o aumento da concentração da argila aumentou o módulo elástico, reduziu a deformação de ruptura e reduziu significativamente o coeficiente de permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d'água; (d) o fator rotação não implicou em alterações significativas em nenhuma das respostas avaliadas. Palavras-chave: Nanocompósitos, EVA, permeabilidade, montmorilonita organofílica. Influence of Processing and Content of Vinyl Acetate on the Properties of Eva/ Organophilic Montmorillonite NanocompositesAbstract: The copolymer Ethylene Vinyl Acetate (EVA) is a polyolefin used mainly in packaging films, where its flexibility, toughness, elasticity and transparency are desirable attributes. The mechanical, thermal and barrier properties of EVA can be improved by the incorporation of inorganic fillers. Its polarity varies according to the content of Vinyl Acetate, which allows for nanocomposites to be obtained with organically modified clay, with no need to add compatibilizing agents. In this work nanocomposites of EVA and commercial organophilic montmorillonite were prepared by melt intercalation in a torque rheometer with rotors roller type, at 150°C for 10 minutes, monitoring the torque versus time. The concentration of Vinyl Acetate (19% and 28%), clay content (2%...

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Desenvolvimento de nanocompósitos polipropileno/argila bentonita brasileira: I tratamento da argila e influência de compatibilizantes polares nas propriedades mecânicas

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Influência das condições de mistura e dos teores de Acetato de Vinila e de argila nas propriedades de nanocompósitos de EVA/montmorilonita organofílica

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