Nanocompósitos derivados de dispersões aquosas de poliuretano e argila: influência da argila na morfologia e propriedades mecânicas

Abstract

morfologia tem influência nas propriedades térmicas e mecânicas dos poliuretanos. Na década de 1990 e neste início de milênio, há uma nítida e maior preocupação com o meio ambiente. Uma das estratégias associadas à idéia de preservação do meio ambiente está ligada ao desenvolvimento de sistemas que não possuam compostos orgânicos voláteis (VOC's) [2] . No caso dos poliuretanos aquosos, eles são obtidos dispersando-se o poliuretano em água com o auxílio IntroduçãoPoliuretanos segmentados (PU's) são largamente utilizados nas mais diversas aplicações devido à possibilidade de variação de sua estrutura química [1] . Geralmente a cadeia deste tipo de polímero consiste de segmentos "flexíveis" e "rígidos" que dão origem a uma segregação de micro-fases causada pela incompatibilidade entre os segmentos. Tal Resumo: Foi sintetizada uma dispersão aquosa de poliuretano (PUD) na qual o poli(propileno glicol) (PPG) foi utilizado como segmento flexível. O segmento rígido foi baseado nos reagentes isoforona diisocianato (IPDI) e a diamina hidrazina (HZ), produzindo um poli(uretano-uréia). A PUD assim obtida foi modificada com Na + -montmorilonita (Na + -MMT) para gerar nanocompósitos (CPUD's) com 1, 3 e 5 % de argila. Neste processo, o aumento do espaçamento basal das camadas de silicato foi provocado pela água sem necessidade de qualquer tratamento químico da argila. De acordo com as curvas de difração de raios X (XRD), os nanocompósitos obtidos apresentaram partículas de argila intercaladas com o polímero, enquanto a técnica de espalhamento de raios X de baixo ângulo (SAXS) detectou evidências de uma esfoliação parcial da montmorilonita. A esfoliação incompleta das partículas de argila indica re-agregação dos nanocomponentes (inicialmente delaminados na dispersão aquosa) durante a formação do filme. O grau de ligações de hidrogênio, avaliado por espectroscopia no infravermelho (FTIR), foi usado para investigar o efeito da argila no processo de separação de microfases do poliuretano e indicou uma tendência de perturbação da estrutura dos domínios do poliuretano com a presença da argila. A PUD exibiu valores de resistência à tensão na ruptura e alongamento na ruptura na faixa de 30 MPa e 1400% respectivamente. A adição de 1% de argila na PUD promoveu aumentos no módulo e tensão na ruptura de cerca de 230 e 20% respectivamente em relação ao polímero puro, sem perda significativa do alongamento na ruptura. Nanocompósitos Palavras-chave: Poliuretano, dispersão aquosa, nanocompósitos, SAXS. Nanocomposites derived from Polyurethane Aqueous Dispersion and Clay: Influence of the Clay on the Morphology and Mechanical PropertiesAbstract: Waterborne polyurethane (PUD) was synthesized by using poly(propylene glycol) (PPG) as soft segment. The hard segment was formed by extending isophorone diisocyanate (IPDI) with hydrazine (HZ) producing poly(urethaneurea). PUD was reinforced with Na + -montmorillonite (Na + -MMT) to yield nanocomposites (CPUD's) with 1, 3 and 5% of clay. Water was used as swelling agent to make the basal space of silic...

Desenvolvimento de Nanocompósitos à base de Amido de Batata

“…Entre estas, a argila tem atraído considerável atenção devido à sua disponibilidade, baixo custo e significativas melhorias mecânicas. No entanto, essas melhorias só podem ser alcançadas quando as partículas de argila são devidamente dispersas em uma matriz polimérica [18][19][20][21] . Nanocompósitos poliméricos de amido preparados com diferentes tipos de nanocargas apresentam modificações em suas propriedades mecânicas, térmicas e propriedades de barreira à água [22,23] .…”

Avaliação das Propriedades de Barreira de Membranas Obtidas a partir de Dispersões Aquosas à Base de Poliuretanos e Argila

“…Materiais particulados influenciam expressivamente as propriedades dos compósitos, devido à possibilidade de melhora significativa na resistência mecânica, em parâmetros como módulo de elasticidade, resistência e alongamento, bem como na resistência térmica e na redução da inflamabilidade, propriedades de barreira a gases, e resistência a solventes [8,9] . Pequenas quantidades de micro-ou nanocarga, são suficientes para agregar ao polímero uma melhora expressiva em suas propriedades, reduzindo o custo e o peso dos artigos acabados em comparação aos compósitos convencionais [10] . Membranas poliméricas densas têm sido extensivamente estudadas para o emprego em separação de gases, incluindo: o enriquecimento de nitrogênio e de oxigênio; a recuperação de hidrogênio; a remoção de gases ácidos (CO 2 , H 2 S) do gás natural e de voláteis orgânicos; a desidratação de ar e do gás natural, além de outras aplicações, nas áreas química, têxtil, biomédica, petroquímica, farmacêutica e alimentícia [11][12][13][14][15][16][17][18][19][20] .…”

Panorama da Pesquisa Acadêmica Brasileira em Nanocompósitos Polímero/Argila e Tendências para o Futuro

“…Estudos de nanocompósitos de poliuretano (PU) desenvolvidos por grupos de pesquisas brasileiros também são encontrados na literatura [61] . Por exemplo, nanocompósitos de PU/MMT foram preparados pelo grupo de Oréfice através da dispersão por solução em meio aquoso, apresentando, pelo acréscimo de 1% em massa de argila, aumento em 20% na tensão de ruptura em relação à resina original [62] . Contudo, o acréscimo de 5% em massa de argila resultou no decréscimo desta propriedade mecânica [63] .…”