ESTUDO DA ADIÇÃO DE EPÓXICICLOHEXIL – POSS NAS
PROPRIEDADES TÉRMICAS E REOLÓGICAS DA RESINA EPÓXI
Lucas Puziski, Vinicios Pistor, Ademir J. Zattera
EPOXI / POSS
PIBIC/CNPq
1745 – 1715 cm-1, das bandas correspondentes a amina primária e secundária, e
INTRODUÇÃO
A incorporação de oligômeros poliédricos de silsesquioxano (POSS) como
reforço para matrizes poliméricas vêm atraindo atenção na área tecnológica por
serem monômeros multifuncionais e híbridos, com uma parte orgânica e uma parte
inorgânica. Já foram constatados aumentos nas propriedades de resistência
térmica, resistência a oxidação, nas propriedades mecânicas e de resistência a
flamabilidade [1,2]. Porém, essas melhoras nas propriedade dependem da
também das bandas relacionadas ao grupo epóxi. Os espectros de IR
comparativos entre os compósitos com diferentes teores possuem as mesmas
bandas características do POSS (3365 e 1138 cm-1, que se sobrepõe às bandas
características de NH), além das mesmas bandas apresentadas pela resina epóxi.
Os módulos de armazenamento (G’) e perda (G”) para resina pura e cada teor
de POSS são apresentados na figura 4.
dispersão das nano partículas na matriz. A resina epóxi tem diversas aplicações
industriais que variam desde proteção superficial de tubos até peças de aeronaves
[1]. Entretanto, por ser um termorrígido formado por processo de reticulação (cura),
possui alta fragilidade devido à densidade de ligações cruzadas [2] e uma baixa
resistência a flamabilidade [2], tendo potencial para grande melhoria de suas
propriedades gerais com a utilização de nano reforço de POSS [1].
OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da adição de diferentes teores
em massa de POSS na resina epóxi.
Figura 4. Módulo de armazenamento (G') e perda (G'' ) em função da temperatura para a resina epóxi
pura e os nanocompósitos estudados
Ao observar o módulo de armazenamento, pode se notar que, na região do
MATERIAIS
platô vítreo, a resina pura apresenta os menores valores entre as amostras. Isso é
esperado, pois não há interface para transferir o esforço aplicado para nenhuma
carga ou reforço. Nas regiões de transição vítrea e no platô elastomérico, as
amostras com POSS mostram uma diminuição no módulo de armazenamento, o
que não era esperado. Porém, isso pode ser explicado pelo aumento de massa
molar no sistema POSS/epóxi, o que causa uma diminuição na densidade de
ligações cruzadas, corroborado através da Tabela 1, que mostra os valores das
densidades de ligações cruzadas calculadas utilizando a teoria da elasticidade da
borracha. As mesmas tendências mencionadas acima podem ser observadas para
o módulo de perda.
Figura 1. estruturas químicas dos reagentes utilizados neste estudo.
Tabela 1. Valores das densidades de ligações cruzadas
MÉTODOS
Preparo do prépolímero
5:1 resina epóxi / agente de
cura amina
A Figura 5 mostra os valores
de
tan
δ
em
função
da
temperatura. Para a resina epóxi,
Espectrometria na região do infravermelho com
transformada de Fourier (FTIR)
percebe-se um pico em 71oC,
32 varreduras na faixa de 4000–600cm-1 com intervalo de resolução de
4cm-1, usando reflexão total atenuada (ATR)
indicando
a
temperatura
de
transição vítrea (Tg). Para os
Adição do POSS
nanocompósitos contendo 0.5, 1, 2
0.5, 1, 2 e 5% (m/m)
Análise Termo Dinâmico-Mecânica (DMTA)
e 5% de teor de POSS, observa-
Modo de torção; Freqüências de 1, 3, 10 e 30 Hz;
Tensão de deformação de 0,08%;
Faixa de temperatura: 23oC até 160oC em taxa de 3oC.min-1
Cura a temperatura
ambiente
se uma temperatura de transição
vítrea em torno de 66oC, o que
T≈25±5oC em molde de
silicone
pode ser possivelmente explicado
pela maior distância com inserção
70oC
Pós-cura a
por 24 horas
do
Em estufa à vácuo
(-300 mmHg)
Figura 5. Curvas de Tan δ em função da temperatura
POSS
entre
as
cadeias
favorecer na mobilidade molecular.
CONCLUSÃO
Análises
TGA, FTIR e DMTA
Por análise de FTIR, observou-se o desaparecimento de bandas relacionadas à
Figura 2. Desenho técnico do molde de silicone utilizado.
aminas, demonstrando que a reação de cura ocorreu. Através do DMTA, foi
observado uma diminuição no módulo de armazenamento devido à mudança na
RESULTADOS E DISCUSSÃO
densidade média nas ligações cruzadas e aumento dos espaços entre as cadeias
Os resultados obtidos através do FTIR mostram que a reação de cura
aconteceu, podendo ser observado o desaparecimento das bandas na faixa entre
(a)
(b)
de epóxi. Além disso, uma redução na temperatura de transição vítrea (Tg), também
foi observada, o que indica que mesmo o sistema se tornando mais flexível, a maior
energia se dá devido ao aumento da densidade de energia coesiva no sistema.
REFERÊNCIAS
[1] ORNAGHI Jr., H. L.; PISTOR, V.; ZATTERA, A. J.; Effect of the epoxycyclohexyl polyhedral oligomeric
silsesquioxane content on the dynamic fragility of an epoxy resin. Journal of Non-Crystalline Solids,
v.358, p. 427-437, 2012.
[2] PISTOR, V.; ORNAGHI, F. G.; ORNAGHI Jr., H. L.; ZATTERA, A. J.; Dynamic mechanical
characterization of epoxy/epoxycyclohexyl–POSS nanocomposites. Materials Science and Engineering
A, v.532, p. 339-345, 2012.
AGRADECIMENTOS
Figura 3. FTIR (a) dos resina curada e reagentes; (b) dos compósitos com diferentes teores de POSS.