Desenvolvimento de nanocompósitos de polipropileno/bentonita organofílica de Moçambique

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.O uso cada vez mais crescente dos materiais poliméricos faz com que o volume de produção desses materiais também seja cada vez maior. As excelentes propriedades dos materiais poliméricos, baixo custo e facilidades de processabilidade são considerados de grandes vantagens sobre os materiais tradicionais como os metais e a madeira. As exigências cada vez mais crescentes do mercado consumidor pelos materiais com propriedades melhoradas fazem com que as indústrias redobrem esforços na busca de soluções com vista a desenvolverem materiais com maior desempenho através da incorporação de materiais nanoparticulados em matrizes poliméricas, pois, devido às partículas de tamanho nanométrico, obtidas por dispersão, os materiais resultantes apresentam melhorias acentuadas das propriedades quando comparados com os polímeros puros. No presente trabalho procurou-se avaliar o efeito do percentual da argila organofílica moçambicana tratada com dois sais quaternários diferentes, brometo de cetrimônio e cloreto de benzalcônio incorporada em polipropileno e da velocidade de rotação da rosca da extrusora, com o intuito de investigar o seu reflexo nas propriedades mecânicas e de flamabilidade dos materiais nanocompósitos produzidos. A estrutura/morfologia dos nanocompósitos produzidos foi avaliada através da difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). As propriedades mecânicas foram avaliadas pelos ensaios de tração e o comportamento de flamabilidade foi avaliado através de ensaios de calorimetria diferencial de cone (DSC) e ensaio de queima vertical UL-94. Os resultados dos ensaios mecânicos em consonância com os de DRX e MET mostraram a formação de materiais nanocompósitos de estrutura mista de esfoliada/intercalada para a matriz preenchida pela argila tratada com o sal brometo de cetrimônio e, entretanto, não houve a formação de nanocompósitos para a matriz do polipropileno preenchida pela argila tratada com o sal cloreto de benzalcônio. Os resultados de DSC e do teste de queima vertical UL-94 mostraram que a adição da argila organofílica não contribuiu para a melhoria das propriedades de resistência ao fogo para todos os nanocompósitos produzidos.The increasing use of polymer materials makes the volume of production of these materials to be also increased. The excellent properties of polymer materials, low cost and ease processability are considered major advantages over traditional materials such as metals and wood. The ever-increasing demands of the consumer market for materials with improved properties cause the industry to redouble efforts to find solutions in order to develop materials with higher performance through the incorporation of nanoparticulate materials in polymer matrices, because, due to nanosize particles obtained by dispersion, the resulting materials have marked improvement of the properties when compared to virgin polymers. In the present study the content of Mozambican organoclay treated with two different quaternary salts, bromide cetrimonium and benzalkonium chloride incorporated in polypropylene and the extruder screw speed were evaluated in order to investigate their influence in the mechanical properties and flammability of produced nanocomposite materials. The structure/morphology of the nanocomposites was evaluated by the X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties were evaluated by tensile tests and flammability behavior was evaluated using differential scanning calorimetry tests (DSC) and vertical burn test UL-94. The results of mechanical tests in accordance with the XRD and TEM showed the formation of nanocomposites with mixed structures exfoliated/intercalated into the matrix filled by clay treated with BC salt, however, no nanocomposites formation was found for PP matrix filled by clay treated with benzalkonium chloride salt. The results of DSC and vertical burn test UL-94 showed that the addition of organoclay did not contribute to the improvement of the fire resistance properties for all produced nanocomposites