Layered (silicates) aluminophosphates-based polymer nanocomposites : preparation, characterization and properties

Orientadores: Heloise de Oliveira Pastore, Leonardo MarcheseTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: Este trabalho descreve a síntese de dois materiais lamelares, um silicato, a magadiita, e um aluminofosfato, a AlPO-kanemita. No primeiro caso foi feita a substituição isomórfica com alumínio e no segundo com ferro ou vanádio e também se variou os tipos de alquilaminas no espaço interlamelar, alternandose cadeias longas e curtas. A magadiita foi convertida em sua forma ácida por dois métodos diferentes: um pela troca iônica com NH4+ e outro pela troca iônica com HCl. Estudos de DRX em temperaturas crescentes demonstraram que a estabilidade térmica da magadiita não se altera após a introdução de alumínio. A acidez dos materiais foi avaliada pelo monitoramento por FTIR do CO adsorvido e verificou-se que a introdução de alumínio produz sítios de alta acidez, comparável aos zeólitos. A comparação dos dois materiais ácidos diferentes indicou que os sítios produzidos por desamoniação são mais acessíveis ao CO do que os produzidos pela troca com HCl. A AlPO-kanemita foi utilizada na preparação de compósitos poliméricos por dois métodos diferentes, por mistura no estado fundido e polimerização in situ. No primeiro caso os polímeros usados, PP e EVA, não conseguem acessar o espaço interlamelar, enquanto que no segundo caso o PS e a PA6 tem acesso, mas este depende das aminas presentes no espaço interlamelar. As massas moleculares do PS não são afetadas pela presença da AlPO-kan, mas as da PA6 são drasticamente reduzidas. A introdução dos metais de transição tem efeito na decomposição térmica dos polímeros, produzindo uma maior quantidade de um material carbonáceo quando comparada aos análogos sem metal, o que diminui a inflamabilidade do material.Abstract: This work describes the synthesis of two layered materials, magadiite and AlPOkanemite. The first is a silicate analogous to the natural hydrated layered silicate where isomorphous substitution with aluminum was performed. AlPO-kanemite is an aluminophosphate with the same structure as the hydrated layered silicate kanemite, from the same family as magadiita. It also passed by isomorphous substitution and was also synthesized with different alkylamines at its interlayer space, alternating short and long chains. Magadiite was converted in its acid form by two different methods: ion exchange with NH4+ and themolysis or by ion exchange with HCl. The diffractograms collected in crescent temperatures show that thermal stability of magadiite does not change after introduction of aluminum. The acidity of materials was measured by monitoring the CO adsorption with FTIR and the results shows that the acidity is high, comparable to zeolites. The comparison between the two different acid materials shows that the one produced by desamoniation has acid sites more accessible to probe molecules in respect to the one produced by exchange with HCl. AlPO-kanemite was used to produce polymeric composites by two methods: melt intercalation and in situ polymerization. In the first case the polymers (PP and EVA) were not able to access the interlayer space while at the second one the PS and PA6 were found in theinterlayer space, but their concentration depends on the quantities of the amines present at the material. The molecular mass of PS was not altered by the presence of the AlPO-kan but the PA6 is drastically reduced. The introduction of the metals has effect at thermal decomposition of the polymers, producing a larger quantity of a carbonaceous material when compared to its analogous, but without metals, that diminishes the flammability of the polymer.DoutoradoQuimica InorganicaDoutor em Ciência