IntroduoNanocompsitos Matriz + Nanocarga

A montmorilonita modificada(OMMT) tem sido muito utilizada como nanocarga Classe de materiais que apresentam propriedades superiores s dos compsitos polimricos convencionais ou polmeros puros Para baixas concentraes de nanocarga (1-5%) pode ocorrer aumento no mdulo de elasticidade e tenso de trao, permeabilidade aos gases e a solventes, estabilidade trmica e retardamento de chama

O aumento das propriedades depende da morfologia do nanocompsito

Estrutura esfoliada Argila aglomerada Microcompsito nanocompsito intercalada nanocompsito

IntroduoTrs mtodos so usados para obter nanocompsitos polmero/argila: Nanocompsitos obtidos via soluo

A disperso da argila em um solvente polar (gua, clorofrmio ou tolueno), ocasiona seu inchamento e aumento da distncia interplanar das camadas. O polmero dissolvido no mesmo solvente adicionado suspenso, proporcionando a disperso da argila no polmero e a intercalao do polmero nas camadas da argila. Aps ocorrer a evaporao do solvente o nanocompsito obtido .

IntroduoNanocompsitos obtidos via polimerizao in situ

A argila inchada dentro do monmero lquido ou em uma soluo de monmero possibilitando a intercalao do polmero nas folhas da argila. A polimerizao pode iniciar tanto pelo calor quanto pela radiao ou pela presena de um catalisador.

IntroduoNanocompsitos obtidos via intercalao no estado fundido

O polmero e a argila so misturados mecanicamente em elevadas temperaturas e atravs de interaes qumicas de cisalhamento, as cadeias polimricas so intercaladas nas galerias da argila, podendo levar a esfoliao das camadas da argila

Introduo Crescente ateno tem sido dada aos polmeros sintticos biodegradveis e biocompatveis, como o PCL (poli (3caprolactona));

PCL um polister aliftico biodegradvel conhecido peloseu uso em dispositivos mdicos, sistemas de liberao controlado na rea farmacutica e em embalagens

biodegradveis; um polmero cristalino com cerca de 45% de cristalinidade, temperatura de transio vtrea de 60 C e um ponto de fuso prximo a 60 C.

Objetivo Obter um nanocompsito com morfologia intercalada ou esfoliada utilizando montmorilonita modificada com ons amonio sem grupo polar;

Realizar a intercalao no estado fundido atravs de umaextrusora dupla rosca com perfil de parafuso

selecionado;

Analisar a influncia sobre as propriedades mecnicas eestabilidade trmica do compsito de PCL resultante da incorporao de vrias argilas montmorilonitas organo modificadas

Materiais Poly(-caprolactone) fornecido pela Solvay Chemicals; Montmorilonita organofuncional (OMMT) fornecida pela Sud-Chemie: Nanofil5 ammonium; Nanofil2 - modificada com dimethyl-stearyl-benzil ammonium Cloisite 30B fornecida pela Southern Clay Products, modificada com bis-hydroxyethyl ammonium modificada com dimethyl-distearyl

Mtodos: Preparao das misturas A mistura do PCL/argila foi obtida utilizando um misturador RHEOMIX 300; Foram incorporados 30% em peso da argila;

Temperatura foi fixada em 140 C; Velocidade de rotao do rotor e o tempo de mistura foram 40 rpm e 10 mim, respectivamente.

Mtodos: Processo de extruso e injeo Nanocompsitos de PCL / argila organoflica foram preparados usando uma extrusora Clextral BC21 co-rotativa, duplarosca (L = 1200 mm, L / D = 48); A temperatura de processamento de 140 C; Velocidade do parafuso de 250 rpm;

Fluxo de polmero 3 kg/h; Percentagem de argila de 1, 3 e 5% em peso; As amostras foram denominadas PCL1, PCL3 e PCL5, respectivamente; Corpos de prova foram obtidos na temperatura de 140 c usando um dispositivo de injeo Sandretto Otto 95 t.

Mtodos: Caracterizao- Difrao de raios-X (DRX) Equipamento: difratmetro Bruker D8 usando radiao CuK Variao do ngulo entre 1 e 13 por passo de 0,02; Gerador de raios-X com = 0,15406 nm

- Microscopia de Transmisso (TEM) Equipamento: JEOL 1200EX2 com uma voltagem de 120 kV; Amostras com 710 nm de espessura foram preparadas em um ultra micrmetro Leica Ultracut UCT; - Anlise reolgica

Amostra com 1 mm de espessura Equipamento Rheometric Scientific (ARES) Temperatura de 140C Faixa de frequncia de 10-1 para 102 Hz

Mtodos: Caracterizao- Calorimetria diferencial exploratria (DSC) Equipamento: Perkin-Elmer Diamond DSC;

Aquecimento de 20 C a 100 C a uma taxa de 10 C min-1 sobatmosfera de N2 e mantida a 100 C por 1 min (duas corridas); Obteve-se a cristalinidade do PCL utilizando a equao:

Hm = entalpia de fuso

WPCL = frao mssica do PCL no nanocompsitoH100 = entalpia de fuso do PCL 100% cristalino (136,1 J/g)

Mtodos: Caracterizao- Estabilidade trmica (TGA) Equipamento: Perkin-Elmer Pyris 1; Aquecimento de 50 C a 700 C a uma taxa de 10 C min-1 sob N2 a 20 mL min-1; - Infravermelho (FTIR)

Equipamento: Espectrometro Bruker IFS66-IR com 32 scans eresoluo de 4 cm-1.

- Propriedades mecnicas (teste de trao) Equipamento: ZWICK S010; Condies: temperatura de 20 C a uma taxa constante de 1 mm min-1 (padro ISO 527-1).

Resultados e DiscussoDRX PCL com 3% argila Nanofil 2

Nanocompsito Intercalado

Resultados e DiscussoDRX PCL com 3% argila Nanofil 5

Nanocompsito Intercalado

Resultados e DiscussoDRX PCL com 3% argila 30B

Nanocompsito intercalado/esfoliado

Resultados e DiscussoMicroscopia eletrnica de transmisso (TEM)

Nanocompsitos com 3% argila (a) Nanofil5; (b) C30B e (c) Nanofil2

Resultados e DiscussoPropriedades reolgicas

Resultados e DiscussoO aumento da viscosidade dinmica devido as fortes interaesinterfaciais entre o polmero e a carga. Para estudar a disperso da argila na matriz calcula-se n:

Amostras mais esfoliadas possuem maior expoente n

Resultados e DiscussoDSC

O DSC indica que a entalpia de fuso (Hm ) no influenciada pela adio de argila. A cristalinidade diminui de 52% para o PCL virgem para 51,4% para o PCL contendo 1% de Nanofil2. A adio de argila no causa efeito significante sobre a

cristalinidade do PCL.

Resultados e DiscussoTGA

Resultados e DiscussoDTGA

Resultados e DiscussoDTGA

Para a argila Nanofil2: Para a argila Nanofil5: Cloisite 30B: - perda de massa em 200C devido a eliminao do CH2; - perda de massa em 230C devido a eliminao do CH2; 250C 2 - perda de massa em 280C devido a degradao do grupo benzilo; - perda de massa em 340C devido a eliminao do OH;e CH3. 380C devido a eliminao do CH - perda de massa em 360C devido a eliminao do CH e CH3.

Resultados e DiscussoTGA dos nanocompsitos

Resultados e DiscussoTGA dos nanocompsitos

Nanocompsito PCL/30B: PCL Apesar da baixa porcentagem de argila introduzido em PCL, fortes Menos estvel que o PCL puro; O primeiro perda de massa em torno de 380 C devidodegradao diferenas pode ser percebida no comportamento de a eliminao A decomposio da argila 30B produz hidroxilas pode estar formando do cido hex-5-enico nanocompsitos em comparao atravs cistrmica de (clivagem da cadeia aleatria molculas de gua que hidrolizam o 3-caprolacnona e produzem o eliminao). com o polmero virgem. cido hex-5-enico, que pode estar acelerando a decoposio do PCL.

Os nanocompsitos contendo as argila Nanofil2 e Nanofil5 exibiram maiorestabilidade trmica at 375 C; A elevada rea interfacial entre a montmorilonita e o polmero, para a morfologia intercalada/esfoliada, pode produzir um efeito de barreira, capaz de diminuir fortemente a difuso de produtos volteis liberados pelos materiais. Em temperaturas superiores a 375 C observa-se uma diferena entre a estabilidade trmica do PCL/Nanofil2 e PCL/Nanofil5. A degradao do PCL/Nanofil2 ocorre a temperaturas mais elevadas, enquanto que a argila Nanofil2 menos estvel. Isso pode ser explicado pela atividade cataltica de argilas aps sua degradao trmica. A formao de argilas cidas capaz de gerar uma forte atividade cataltica, que pode ser mais elevada para Nanofil2, devido a sua temperatura de degradao ser inferior e por ter apresentado melhor disperso inicial na matriz.

Resultados e DiscussoFTIRPCL/C30B PCL/Nanofil2

-1 devido funo resultado Banda emAem 12002300 e 2400 cm-1quevibrao de alongamento do C-H descarboxilao Banda em 3620de cmdevidoatribuidadevido a-1 3-caprolactona;do hex-5AA bandatorno cm-1em 1736 cm-1 devido ao doda condensao do banda em 1771 cm-1 foi gua a carbonila cido carboxlico na absoro A banda de absoro em 2850 a 3020 cm devido ao CH e CH2; enico ou do cido carboxlicodo grupo pirlise do ster do PCL; carbono; que leva formao fase gasosa,grupo hidroxil doaPCL/C30B de dixido de produzido pela cido;

Resultados e Discusso

Propriedades mecnicas

As propriedades mecnicas de nanocompsitos depende de muitosfatores: quantidade de materiais de enchimento, disperso da argila e adeso entre o enchimento e a matriz. Independente da natureza da argila, o mdulo de elasticidade aumentou em duas vezes nos nanocompsitos contendo 5% de argila em comparao com a matriz virgem.

ConclusoTodas as tcnicas utilizadas mostraram que os nanocompsitos apresentaram morfologia esfoliada/intercalada, sendo que no ensaio reolgico a melhor disperso foi verificada no nanocompsito contendo Nanofil2. A incorporao das argilas modificadas Nanofil2 e Nanofil5 aumentou a estabilidade trmica em comparao com o PCL virgem. No entanto, devido a hidrlise do PCL causada pela presena de grupos hidroxilas no modificador, uma menor estabilidade trmica foi observada para o nanocompsito contendo argila Cloisite 30B. A incorporao da argila Nanofil2, que contm apenas modificador com

grupos no polares, criou um efeito barreira e promoveu a atividade catalticadevido a sua superfcie cida aps a sua degradao trmica; O aumento acentuado no mdulo de elasticidade atribudo ao alto grau de disperso das argilas na matriz PCL.