Polyolefin‐based nanocomposite: The effect of organoclay modifier

Santos, Karina Silva dos; Liberman, Susana Alcira; Oviedo, M. A. S.; Mauler, Raquel Santos

doi:10.1002/polb.21604

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“…Esse decréscimo da intensidade dos picos pode ser atribuído à quebra dos aglomerados ocasionando maior dispersão das lamelas da argila ao longo da matriz [5,15] . Hotta e Paul [16] mostraram que para misturas de PELBD com argilas modificadas com (CH 3 ) 2 (HT) 2 N + mesmo para altas concentrações de compatibilizante em relação a argila, o deslocamento do pico foi similar para todos os nanocompósitos apenas diminuindo a intensidade com o aumento do teor de compatibilizante.…”

Section: Bischoff E Et Al -Estudo Da Dispersão De Argilas Organofíunclassified

“…Os dados mostram que a adição de argila e o uso do agente compatibilizante não modificaram significativamente a temperatura de fusão e nem grau de cristalinidade, mas a T c aumentou para as duas concentrações de argila utilizada, mostrando o efeito nucleante da nanocarga na cristalização do PP. A presença do agente compatibilizante também pode influenciar no aumento da temperatura de cristalização, visto que suas cadeias agem como uma ponte entre a superfície da OMMT e as cadeias de PP melhorando a dispersão da nanocarga na matriz [5] . Este comportamento é observado principalmente nos sistemas PP/I-44P, Bischoff, E. et al -Estudo da dispersão de argilas organofílicas em nanocompósitos de prolipropileno obtidos pelo método em solução com auxílio de ultrassom em que a temperatura de cristalização aumentou para qualquer quantidade de argila.…”

Section: Propriedades Mecânico-dinâmicas E Térmicas Dos Nanocompósitounclassified

“…Porém, a dispersão de nanocargas em poliolefinas não é favorecida termodinamicamente, visto que a afinidade química entre a MMT (carga inorgânica polar) e o PP (matriz orgânica apolar) é consideravelmente baixa. Para promover uma melhor compatibilidade é necessário modificar quimicamente a MMT tornando-a organofílica (OMMT) [5] , processo que ocorre pela troca dos cátions sódio presentes nas galerias da argila por sais de amônio quaternário [6] . O uso de agentes compatibilizantes [7] é outra forma de promover uma melhor adesão interfacial entre carga e matriz e o polipropileno graftizado com anidrido maleico é um dos mais utilizados [1] .…”

Section: Introductionunclassified

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Estudo da dispersão de argilas organofílicas em nanocompósitos de prolipropileno obtidos pelo método em solução com auxílio de ultrassom

Bischoff¹,

Santos²,

Liberman³

et al. 2013

Polímeros

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Resumo: Nanocompósitos de polipropileno PP/OMMT foram preparados com o uso de duas argilas modificadas organofilicamente (C-15A e I-44P) e de um compatibilizante (PP-g-MA) pelo método em solução utilizando-se um banho de ultrassom. O objetivo deste estudo foi compreender a morfologia dos nanocompósitos, ou seja, o grau de dispersão destas argilas na matriz de polipropileno, e consequentemente, correlacioná-la com as propriedades finais obtidas. A morfologia dos nanocompósitos foi avaliada por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). As propriedades mecânico-dinâmicas e térmicas dos nanocompósitos foram avaliadas por Análise Mecânico-Dinâmica (DMA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). Análises estatísticas das imagens de transmissão foram realizadas possibilitando a obtenção da razão de aspecto (comprimento/espessura) das partículas de argila. Palavras-chave: Argilas organofílicas, morfologia, nanocompósitos de PP, razão de aspecto, ultrassom. Dispersion of Organoclays in Polypropylene Nanocomposites by Ultrasound-assisted Solution MethodAbstract: Polypropylene nanocomposites PP/OMMT were prepared using two modified organic clays (C-15A and I-44P) and (PP-g-MA) as compatibilizer in the solution method using an ultrasound bath. The objective of this study was to understand the morphology of the nanocomposites and degree of clay dispersion in the polypropylene matrix, which are then correlated with the final properties. The morphology of nanocomposites was evaluated by X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The dynamic mechanical properties and thermal properties were measured by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Statistical analyses of the transmission images were made in order to obtain the aspect ratio (length/thickness) of the clay particles. Keywords: Organoclays, morphology, PP nanocomposites, aspect ratio, ultrasound. IntroduçãoO polipropileno (PP) é um dos polímeros mais utilizados na indústria devido a sua alta versatilidade em termos de propriedades como: facilidade de processamento, alta resistência química, baixo custo, além de ser reciclável [1] . No entanto, para determinadas aplicações torna-se necessário o incremento de algumas propriedades como: estabilidade dimensional, resistência ao impacto e rigidez. Em virtude disso, a adição de cargas minerais em nível nanométrico tem sido empregada como método para se alcançar estes ganhos em propriedades [2] . Dentre as nanocargas mais utilizadas na obtenção de nanocompósitos, a montmorilonita (MMT) [3] tem se destacado por apresentar estrutura em multicamadas e elevada razão de aspecto [4] . Porém, a dispersão de nanocargas em poliolefinas não é favorecida termodinamicamente, visto que a afinidade química entre a MMT (carga inorgânica polar) e o PP (matriz orgânica apolar) é consideravelmente baixa. Para promover uma melhor compatibilidade é necessário modificar quimicamente a MMT tornando-a organofílica (OMMT) [5] , processo que ocorre pela ...

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Section: Bischoff E Et Al -Estudo Da Dispersão De Argilas Organofíunclassified

Section: Propriedades Mecânico-dinâmicas E Térmicas Dos Nanocompósitounclassified

Section: Introductionunclassified

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Estudo da dispersão de argilas organofílicas em nanocompósitos de prolipropileno obtidos pelo método em solução com auxílio de ultrassom

Bischoff¹,

Santos²,

Liberman³

et al. 2013

Polímeros

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“…The improvements in the final properties usually depend on the degree of exfoliation, delamination, and dispersion of the clay into the matrix [11][12][13] . Fine control of the interfacial morphology of polymer nanocomposites is critical to imparting the desired mechanical properties to such materials [14][15][16] . Within the nanocomposite literature, the effects of clay modification [17] , the clay content and the use of different compatibiliser agents to increase the compatibility of the clay and the polymer [18,19] have all been studied extensively.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…However, when using incompatible organoclay and apolar polymers, the optimisation of the processing conditions is even more important for achieving smaller agglomerated structures and partial exfoliation as well as preserving the aspect ratio of the clay platelets in the matrix [27] . To achieve good dispersion of the clay, it is important to understand how the processing conditions affect the morphology of PP/MMT nanocomposites and their final properties [14,28] . The aim of this work was to study the influence of two different screw configurations, each with a different shear rate, and two different feed types (i.e., hopper or side feeder) on the morphological, thermal, and mechanical properties of PP/MMT nanocomposites.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The influence of screw configurations and feed mode on the dispersion of organoclay on PP

Santos¹,

Demori²,

Mauler³

et al. 2013

Polímeros

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Abstract:The design of the screw configuration as well as the screw speed, the residence time, the feeder type, and the temperature has a large effect on the dispersion of the clay into the matrix and, consequently, on the mechanical and thermal properties of the polymeric matrix. The objective of the present work was to evaluate the influence of two different screw configurations (left-handed elements) and the feed type (hopper or side feeder) on the dispersion of 5 wt% Cloisite 20A into the PP matrix without the use of compatibilising agents. In profile 1 (lower shear), the 5 wt% C20A/PP (PPC20AP1) nanocomposite morphology presented elliptical agglomerated structures with compacted platelets, whereas in the profile 2, the 5 wt% C20A/PP (PPC20AP2) showed elongated forms with better separated platelets and a better clay distribution into the PP matrix. When the side feeder mode was used in profile 2, a mix of elliptical and elongated structures with some individual clay sheets was observed.The neat PP showed the same tensile modulus and impact strength in both screw configurations. The PPC20AP1 presented a tensile modulus and an impact strength that was lower than the PPC20AP2, because in profile 2 the pressure and residence time are higher due to the two left-handed elements. Thus, the dispersion and distribution of the clay throughout the matrix were improved, and the agglomerated structures were reduced. When the side feeder mode was used, there was a decrease in the PP/clay mechanical properties, but the values found were higher than those in profile 1.

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Polyolefin‐based nanocomposite: The effects of processing aids

Santos

Castel

Liberman

et al. 2010

J of Applied Polymer Sci

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PP/organoclay nanocomposites were prepared using different processing aids (EMCA and PPG), and their effects on the thermal and mechanical properties were evaluated by WAXD, TEM, SEM, DSC, and mechanical tests. This study helps to clarify the effects of processing aids on the organoclay surface and on the intercalation and exfoliation processes. Nanocomposites with elongated intercalated and partially exfoliated structures were obtained, mainly when C-15A was used. The results for the mechanical properties showed that the processing aids increased the impact strength significantly (up to three times that of neat PP) but reduced the flexural modulus of PP nanocomposites. PPG, which is polar promoted wetting MMT surface, thus increasing its interlayer distance, mainly for PP/C-20A nanocomposites. However, it reduced the interfacial adhesion between the clay and the matrix. Nanocomposites impact strength was improved, especially when the C-15A organoclay was used, while were achieved better results with the C-20A organoclay when EMCA was used. The larger the amount of processing aid added, the higher the impact strength, but the lower the flexural modulus of the nanocomposites. PPG caused debonding of the clay particles and increased the number of microvoids, generating more mechanisms to aid in the energy dissipation of the systems. EMCA promoted debonding of clay particles with the formation of fibrils, indicating stronger interactions between the clay and matrix. A slight nucleation effect for PP crystallization was observed, mainly when EMCA was used.

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Polyolefin‐based nanocomposite: The effect of organoclay modifier

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Estudo da dispersão de argilas organofílicas em nanocompósitos de prolipropileno obtidos pelo método em solução com auxílio de ultrassom

Estudo da dispersão de argilas organofílicas em nanocompósitos de prolipropileno obtidos pelo método em solução com auxílio de ultrassom

The influence of screw configurations and feed mode on the dispersion of organoclay on PP

Polyolefin‐based nanocomposite: The effects of processing aids

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