Estudo da modificação de argilas bentoníticas para aplicação em nanocompósitos de polietileno.

Nanocompósitos de PEAD/argila bentonítica modificada e sem modificação foram preparados por meio do processo de intercalação por fusão. Realizou-se, previamente um estudo sistemático com quatro sais quaternários de amônio e em três tipos de argilas bentoníticas. Em seguida, fez-se a escolha de um sal quaternário de amônio e de uma argila bentonítica para dar continuidade ao trabalho. A argila escolhida foi organofilizada usando-se diferentes percentuais de sal quaternário de amônio 100%, 125% e 150% baseados na capacidade de troca de cátions (CTC) da argila. Ficou evidente por difração de raios- X (DRX) que os sais foram incorporados à estrutura da argila confirmando assim sua organofilização. Em princípio, todos os sais poderão ser usados para a organofilização da argila e, consequentemente nos sistemas de nanocompósitos PEAD/argila organofílica. Porém, foi verificado que o tipo de ânion presente pode influenciar a estabilidade térmica do sal quaternário de amônio. Os nanocompósitos foram preparados em uma extrusora de rosca dupla contrarrotacional e, em seguida, corpos de prova foram moldados por injeção. Para a avaliação da inflamabilidade dos sistemas foi utilizado o teste de queima na posição horizontal segundo a norma (UL-94HB) e o método do Calorímetro de Cone. O comportamento térmico dos nanocompósitos foi avaliado por temperatura de deflexão térmica (HDT) e termogravimetria (TG). As técnicas de DRX e microscopia eletrônica de transmissão (MET) foram utilizadas para caracterizar a morfologia e analisar o grau de expansão das argilas preparadas bem como o grau de esfoliação dos nanocompósitos. As propriedades mecânicas de tração e impacto também foram analisadas. Para efeito de comparação, determinadas composições foram extrudadas utilizando-se duas configurações de roscas da extrusora ZSK-30 corrotacional, com objetivos de variar as condições de processo e melhorar as propriedades dos nanocompósitos obtidos. Observou-se que o percentual de sal de amônio e o tipo de compatibilizante polar influenciam nas propriedades finais dos nanocompósitos.High Density Polyethylene (HDPE) nanocomposites containing unmodified and modified bentonite clay were prepared by melt intercalation technique. Initially, four quaternary ammonium salts and three types of bentonitic clays were studied. Afterwards, one type of salt and one type of clay were chosen for the study. The clay was organophilized using 100,125 and 150wt% of quaternary ammonium salt based on cationic exchange capacity (CEC) of the clay. It was evident from the X-ray diffraction (XRD) that the salts were incorporated into the clay structure confirming its organophilization. In general, all salts may be used for clay organophilization and hence, on HDPE/Organophilic clay nanocomposites. However, it was verified that the type of anion present may influence the thermal stability of the quaternary ammonium salt. The nanocomposites were prepared in a counter-rotating twin screw extruder and the samples were prepared by injection molding. For the evaluation of the flammability, horizontal burn (UL-94HB) and cone calorimeter methods were used. The thermal behavior of the nanocomposites was analyzed by Heat Distortion Temperature (HDT) and Thermogravimetry (TG). XRD and Transmission Electron Microscopy (MET) techniques were used to characterize the morphology and analyze the degree of expansion of the prepared clays, and also the degree of exfoliation of the nanocomposites. Mechanical properties (Tensile and Impact strength) were also analyzed. Some compositions were extruded using two screw configurations of ZSK-30 co-rotacional extruder with the aim of improving the properties of the nanocomposites obtained by varying the processing conditions. It was observed that the percentage of the ammonium salt and the type of polar compatibilizer influence the final properties of the nanocomposites