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Title: Incorporação de montmorilonita organofílica em termoplásticos para produção de nanocompósito
Authors: Barbalho, Gustavo Henrique de Almeida
Keywords: Nanocompósitos;Termoplásticos;Argila organofílica
Issue Date: 30-Mar-2012
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: BARBALHO, Gustavo Henrique de Almeida. Incorporação de montmorilonita organofílica em termoplásticos para produção de nanocompósito. 2012. 93f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
Portuguese Abstract: A incorporação de argila organofílica com partículas nanométricas em polímeros termoplásticos permite a produção de nanocompósitos com melhores propriedades físicas e mecânicas em relação às de polímeros puros. Objetivo deste trabalho é avaliar o emprego montmorilonita organofílica na formulação de compósitos nanoestruturados em matriz de polietileno e polipropileno pelo método da intercalação por fusão. Para obter argilas compatíveis com as matrizes poliméricas, as mesmas devem ser transformadas em organofílicas. A argila foi organofilizada com sal quaternário de amônio, brometo de hexa-decil-trimetil amônio (HDTMA-Br). As caracterizações da argila sem tratamento foram feitas por análise granulométrica a laser. As caracterizações da argila organofílica foram feitas por fluorescência de Raios X (FRX), difração de Raios X (DRX), termogravimetria (TG e DTA). A caracterização dos nanocompósitos foi feito por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e propriedades mecânicas de tração. Para a obtenção dos nanocompósitos de polipropileno/argila e polietileno/argila, foram preparados concentrados argila/polímero em um homogeneizador, com o objetivo de favorecer a mistura na extrusora de rosca dupla contrarotacional. Os concentrados obtidos foram adicionados à matriz polimérica em quantidades necessárias para a obtenção de teores nominais de 1% e 2,5% em massa de argila, em extrusora e posteriormente, moldados por injeção. Os resultados das caracterizações da argila pura, através da granulometria a laser, mostra uma grande porção de partículas com diâmetros médios ultrafinos. Através da determinação da área específica (BET), o resultado apresentou uma área superficial de 5,1m2g-1 e densidade 2,4g.cm-3 distribuição de tamanhos das partículas apresentou ampla variação, com partículas entre 1 e 100μm. Os resultados das caracterizações da argila, organofílica, através das análises de florescência de raios-X (FRX), apresenta a troca catiônica entre os íons do sódio e cátions dos sal. Os resultados da difração de raios-X (DRX), mostram o aumento da distância interplanar basal, devido à penetração das cadeias carbônicas do sal. As análises de TG e DTA, apresentam duas perdas de massa, relativa à água nas camadas entre as folhas de silicato, somadas à umidade e gases adsorvidos na superfície do material. Através dos resultados mecânicos de tração, a concentração da argila, a dispersão e sua interação com a matriz, influenciam diretamente na resistência a tração dos corpos de prova. As imagens de MET revelaram as morfologias dos nanocompósitos, apresentando estruturas parcialmente esfoliadas com predominância de alguns aglomerados.
Abstract: The incorporation of organoclay in nanometer particles in thermoplastic polymers allows the production of nanocomposites with improved physical and mechanical properties compared to pure polymer. This study aims to evaluate the use organophilic montmorillonite in the formulation of nanostructured composites of polyethylene and polypropylene matrix by melt intercalation method by fusion. For clays compatible with the polymer matrices, they must be transformed into organophilic. The clay was organophilizated with quaternary ammonium salt, bromide hexa-decyl-trimethyl ammonium (HDTMA-Br). The characterization of the untreated clay were made by laser particle size analysis. The characterization of organoclay were made by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG and DTA). The characterization of nanocomposites was done by transmission electron microscopy (MET) and tensile mechanical properties. The attaining of the nanocomposites of polypropylene/clay andpolyethylene/clay concentrated mixturesof clay/polymer were prepared in a homogenizer, with the objective of favoring the mixture in the counter-rotating duble extruded. The attained concentrated mixtures were added to the polymeric matrix in quantities that are necessary to achieve the normal level of 1% e 2,5% of clay mass extruded and injected. The superficial area (BET) was 5,1m2g-1 and the density 2,4 g.cm-3. The distribution of sizes is large with particles among 1 and 100μm. The results of the characterizations of the clay organophilic, by analysis of X-ray flowering (FRX), shows the cation exchange between sodium ions and cations of the salt. The results of X-ray diffraction (DRX) show the increase in basal interplanar distance, due to penetration of the carbon chains of the salt. The results of the analysis of TG and DTA presented two mass losses, at a dehydration range between related to the water in the layers between the silicate sheets, added to humidity and gas absorbed in the surface of the material. Through the results of tensile strength, the concentration of clay dispersion and its interaction with the matrix, directly influence the tensile strength of the specimens. The MET images reveal the morphologies of the nanocomposites, showing partially exfoliated structures with a predominance of some clusters.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27173
Appears in Collections:PPGCEM - Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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