Preparação de argilas organofílicas e desenvolvimento de nanocompósitos de polietileno. Parte 2: comportamento de inflamabilidade

Abstract

Resumo: Nanocompósitos de polietileno de alta densidade/argila bentonita foram preparados por meio da técnica de intercalação por fusão. Para a modificação da argila foram utilizados quatro tipos diferentes de sais quaternários de amônio visando a sintetizar argilas organofílicas. A argila não modificada e modificada com os quatro sais foi incorporada em teores de 1 e 3% a uma matriz de polietileno. A estabilidade térmica e a inflamabilidade dos sistemas foram determinadas por termogravimetria e segundo a norma UL-94 HB, respectivamente. A avaliação da dispersão e a distância entre planos (d 001 ) das partículas de argila foram realizadas por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A presença da argila organofílica na matriz polimérica aumentou a temperatura de degradação dos sistemas em relação ao polímero puro. Os sistemas apresentaram atraso da velocidade de queima, indicando uma melhoria no comportamento de inflamabilidade dos nanocompósitos.Palavras-chave: Nanocompósitos, argila organofílica, morfologia, polietileno. Preparation of Organophilic Clays and Development of Polyethylene Nanocomposites. Part 2: Flammability BehaviorAbstract: High density polyethylene/Bentonite clay nanocomposites were prepared by the melt intercalation technique. The clay was organically modified with different quaternary ammonium salts to obtain the organoclay. The unmodified and modified clays with the quaternary ammonium salts were introduced in a polyethylene matrix with 1 and 3 wt. % of clay. The thermal stability and the flammability of the systems were investigated by thermogravimetry and UL-94HB standard, respectively. The dispersion analysis and the interlayer distance (d 001 ) of the clay particles were obtained by X ray Diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The organoclay presence in the polymer matrix increased the degradation temperature in relation to the pure polymer. The systems showed a reduction on the burning rate, indicating that the flammability resistance of the nanocomposites was improved.Keywords: Nanocomposites, organoclay, morphology, polyethylene. IntroduçãoOs nanocompósitos poliméricos compreendem uma classe de materiais formados por substâncias inorgânicas com dimensões nanométricas, tais como argila e outros minerais, que são finamente dispersos dentro de uma matriz polimérica [1] . Devido à grande necessidade de materiais com propriedades superiores e ao fato dos polímeros puros não apresentarem o comportamento ou as propriedades necessárias para determinadas funções, novos materiais começaram a ser estudados [2] . Recentemente, grande atenção vem sendo dada aos nanocompósitos poliméricos; especialmente aos nanocompósitos desenvolvidos com silicatos em camada, que representam uma alternativa aos compósitos desenvolvidos com cargas convencionais. A adição de ní-veis mínimos (<10%) de argilas organofílicas melhora as propriedades mecânicas, térmicas, de barreira e estabilidade dimensional dos nanocompósitos [3][4][5] .Para obter argilas compatív...

Propriedades Mecânicas e Reológicas de Nanocompósitos de Poliamida 6 com Argila Organofílica Nacional

“…Analisando os difratogramas da argila tratada com o sal Cetremide (OMMT), percebe-se o deslocamento do pico para ângulos menores e consequente expansão das camadas para 20,83 Å, devido à penetração das cadeias carbônicas associadas ao sal quaternário de amônio, o que favorece a interação eletrostática com a matriz, bem como facilita a incorporação do polímero [10] . Este comportamento também foi observado no trabalho de Barbosa et al [26] que utilizou este sal quaternário de amônio na organofilização de argilas bentoníticas de mesma procedência.…”

“…O que não ocorre para os polímeros apolares, onde se faz necessário o uso de compatibilizantes e equipamentos de processamento adequados, a fim de se obter nanocompósitos intercalados e/ou parcialmente esfoliados. Estes resultados foram confirmados por meio de outros trabalhos desenvolvidos [19,26,28,29] .…”

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

“…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 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.…”

Effect of synthetic mica on the thermal properties of poly(lactic acid)

“…However, with increasing concentration there was a decrease in the T onset and T peak . This decrease in thermal stability was associated to the intercalating agents, which begin to degrade before the PLA [10,16] . Therefore, the increase in the intercalant content with increasing concentration of mica leads to a decrease in thermal stability of the nanocomposites.…”