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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA LABORATÓRIO DE POLÍMEROS - LPOL Estudo sobre a Dispersão de Argila MMT em Resina Epóxi para Obtenção de Nanocompósitos Analice Lizot (Bolsa BIC/UCS), Franciele Gomes de Oliveira, Samuel Brando Susin, Rudinei Fiorio, Ademir José Zattera (Orientador) 1. INTRODUÇÃO 2. OBJETIVOS Epoxi Pura E p oxi 2 500 Ep o x i 5 0 00 Na + 2500 Na + 5 000 15 A 25 00 15A 5 000 30B 2500 3 0B 50 00 -- 0 50 1800 2100 2400 2700 3000 3300 Módulo Elástico (MPa) Avaliar a eficiência do processo de dispersão mecânica de nanoargilas (sódica e organofílica) em nanocompósitos com matriz de resina epóxi através de misturador do tipo DRAIS, e avaliar a resistência à tração dos compósitos obtidos. Os compósitos confeccionados utilizando a argila organofílica modificada 30B apresentaram maiores valores de tensão e deformação sob tração(figura 1). Este comportamento pode ser atribuído à maior interação entre a matriz de epóxi e a carga de argila montmorilonita organofílica 30B. O aumento do grau de cisalhamento alterou o módulo de elasticidade da Figura 2 – Módulo elástico de tração das amostras. As resinas epóxi são amplamente utilizadas em diversas aplicações industriais devido às suas excelentes propriedades mecânicas e químicas, como alta resistência à tração e compressão e boa resistência química, além de baixo custo e facilidade de processamento. As argilas são amplamente empregadas em diferentes áreas tecnológicas; uma das áreas de maior interesse em pesquisa é a sua utilização para a obtenção de nanocompósitos de matriz polimérica. Na preparação destes nanocompósitos, são usadas argilas que podem ter origem natural, como a montorilonita (MMT), a qual também pode ser modificada. Os nanocompósitos são materiais onde pelo menos um de seus constituintes possui uma de suas dimensões na escala nanométrica (10 -9 ). Estes materiais costumam apresentar modificações significativas de suas propriedades com a incorporação de pequenas quantidades (menos de 5% em massa) de uma fase dispersa. 3. EXPERIMENTAL + MMT Câmara de misturas do DRAIS 80 g 1 pcr Resina 4. RESULTADOS 5. CONCLUSÕES 6. REFERÊNCIAS 7. AGRADECIMENTOS 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 15A 2500 15A 5000 30B 2500 30B 5000 Tensão (MPa) Deformação (%) Epoxi pura Epoxi 2500 rpm Epoxi 5000 Na + 2500 Na + 5000 2 3 4 5 6 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Figura 1 - Curva de tensão versus deformação de resina epóxi modificada e processada com diferentes argilas e com diferentes condições de cisalhamento. O aumento do grau de cisalhamento alterou o módulo de elasticidade da resina epóxi pura. Na figura 2 ocorre uma tendência de aumento do módulo com o aumento do grau de cisalhamento. A adição de argila a resina epóxi não resultou em aumento de propriedade do módulo de elasticidade dos compósitos obtidos. As propriedades de mecânicas da resina epóxi pura apresentaram uma tendência de aumento com o aumento do grau de cisalhamento do processo de mistura (aumento de velocidade). A argila organofílica 30B apresentou uma melhor interação interfacial com a matriz epóxi, resultando em maiores valores de tensão e deformação sob tração nas duas velocidades de processamento utilizada. Nas próximas etapas deste trabalho serão finalizadas as caracterizações dos compósitos obtidos e testado um novos processo de mistura via ultrassom. 1.PAIVA, L. B. Estudo das Propriedades de Nanocompósitos de polipropileno/Polipropileno Grafitizado com Anidrido Maleico e Montmorilonita Organofílica.UNICAMP, SP, 2005. 2. COSTA, M. L. Estabelecimento de parâmentros de processamento de compósitos estruturais via análises térmicas e viscosimétrica. CTA/ITA, SP, 1998. 3. WANG, Zhicai, et al. Materials Science e Engineering, A 490, p. 481-487, 2008. 4. LAKSHMI, S. M. et al. Polymer Degradation and Stability, 93, p. 201-213, 2008. + MMT Condições da mistura: 2500 e 5000 RPM; 10 min. Estufa: 70°C durante 1 hora Agente de cura (amina) com proporção 5:1 (epóxi : amina). Estufa: 60°C, 24 horas Ensaios de resistência à tração. Remoção de microbolhas Molde de silicone (24 horas; 20ºC). Norma ASTM D638 - 02 Resina Epóxi MMT Natural (Na + ); MMT Modif. (15A); MMT Modif. (30B).

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SULCENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

LABORATÓRIO DE POLÍMEROS - LPOL

Estudo sobre a Dispersão de Argila MMT em Resina Epóxi paraObtenção de Nanocompósitos

Analice Lizot (Bolsa BIC/UCS), Franciele Gomes de Oliveira, Samuel Brando Susin, Rudinei Fiorio, Ademir José Zattera (Orientador)

1. INTRODUÇÃO

2. OBJETIVOS

Epo

xi P

ura

Epoxi 2

500

Epoxi 5

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Na

+ 25

00

Na

+ 50

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2400

2700

3000

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dulo

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(M

Pa

)

Avaliar a eficiência do processo de dispersão mecânica de nanoargilas (sódica

e organofílica) em nanocompósitos com matriz de resina epóxi através de misturador

do tipo DRAIS, e avaliar a resistência à tração dos compósitos obtidos.

Os compósitos confeccionados utilizando a argila organofílica

modificada 30B apresentaram maiores valores de tensão e deformação

sob tração(figura 1). Este comportamento pode ser atribuído à maior

interação entre a matriz de epóxi e a carga de argila montmorilonita

organofílica 30B.

O aumento do grau de cisalhamento alterou o módulo de elasticidade da

Figura 2 – Módulo elástico de tração das amostras.

As resinas epóxi são amplamente utilizadas em diversas aplicações industriais

devido às suas excelentes propriedades mecânicas e químicas, como alta

resistência à tração e compressão e boa resistência química, além de baixo custo e

facilidade de processamento.

As argilas são amplamente empregadas em diferentes áreas tecnológicas; uma

das áreas de maior interesse em pesquisa é a sua utilização para a obtenção de

nanocompósitos de matriz polimérica. Na preparação destes nanocompósitos, são

usadas argilas que podem ter origem natural, como a montorilonita (MMT), a qual

também pode ser modificada.

Os nanocompósitos são materiais onde pelo menos um de seus constituintes

possui uma de suas dimensões na escala nanométrica (10-9). Estes materiais

costumam apresentar modificações significativas de suas propriedades com a

incorporação de pequenas quantidades (menos de 5% em massa) de uma fase

dispersa.

3. EXPERIMENTAL

+ MMT

Câmara de misturas do DRAIS80 g 1 pcr

Resina

4. RESULTADOS

5. CONCLUSÕES

6. REFERÊNCIAS

7. AGRADECIMENTOS

0 1 2 3 4 5 6 7

0

10

20

30

40

50

60

15A 2500

15A 5000

30B 2500

30B 5000

Tensã

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a)

Deformação (%)

Epoxi pura

Epoxi 2500 rpm

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Na+ 2500

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Figura 1 - Curva de tensão versus deformação de resina epóxi modificada e processada com diferentes argilas e com diferentes condições de cisalhamento.

O aumento do grau de cisalhamento alterou o módulo de elasticidade da

resina epóxi pura. Na figura 2 ocorre uma tendência de aumento do módulo

com o aumento do grau de cisalhamento. A adição de argila a resina epóxi não

resultou em aumento de propriedade do módulo de elasticidade dos

compósitos obtidos.

As propriedades de mecânicas da resina epóxi pura apresentaram uma

tendência de aumento com o aumento do grau de cisalhamento do processo

de mistura (aumento de velocidade).

A argila organofílica 30B apresentou uma melhor interação interfacial

com a matriz epóxi, resultando em maiores valores de tensão e deformação

sob tração nas duas velocidades de processamento utilizada.

Nas próximas etapas deste trabalho serão finalizadas as caracterizações

dos compósitos obtidos e testado um novos processo de mistura via

ultrassom.

1.PAIVA, L. B. Estudo das Propriedades de Nanocompósitos depolipropileno/Polipropileno Grafitizado com Anidrido Maleico e MontmorilonitaOrganofílica. UNICAMP, SP, 2005.2. COSTA, M. L. Estabelecimento de parâmentros de processamento de compósitosestruturais via análises térmicas e viscosimétrica. CTA/ITA, SP, 1998.3. WANG, Zhicai, et al. Materials Science e Engineering, A 490, p. 481-487, 2008.4. LAKSHMI, S. M. et al. Polymer Degradation and Stability, 93, p. 201-213, 2008.

+ MMTCondições da mistura:2500 e 5000 RPM; 10 min.

Estufa:70°°°°C durante

1 hora

Agente de cura (amina) com proporção 5:1 (epóxi : amina).

Estufa: 60°°°°C,

24 horas

Ensaios de resistência

à tração.

Remoção de microbolhasMolde de silicone (24 horas; 20ºC).

Norma ASTMD638 - 02

ResinaEpóxi

MMT Natural (Na+);MMT Modif. (15A);MMT Modif. (30B).