INFLUÊNCIA DA INCORPORAÇÃO DE NANOCARGAS
MONTIMORILONITA E CARBONATO DE CÁLCIO NAS PROPRIEDADES
TÉRMICAS E MECÂNICAS DO POLIPROPILENO
Gabriela Antonioli, Janaína Junges, Leandro S. de Lima,
Laura B. Gonella, Ademir J. Zattera.
Sigla do Projeto: PPNano
Introdução
O polipropileno é um polímero de grande interesse
comercial. Juntamente com o avanço tecnológico surge o interesse
em desenvolver novos métodos de processamento e novas
estruturas de produto. Paralelamente, ao crescimento do
polipropileno, ocorre um avanço exponencial de pesquisas
envolvendo nanocompósitos de polipropileno, utilizando
nanocargas como montimorilonita e carbonatos[1,2].
As nanocargas atuam de maneira diferenciada se comparadas
às cargas convencionais. Estas são adicionadas em menor
porcentagem mássica do que as cargas convencionais além do que,
aceleram o processo de cristalização, atuando como agentes
nucleantes, reduzindo o tamanho dos cristais formados e
controlando as propriedades do polímero[3].
De acordo com a literatura, o aumento das propriedades
mecânicas se deve à formação predominante da morfologia
intercalada ou pela formação de aglomerados[4].
Pode ser observado um aumento na temperatura inicial de
degradação em todas as amostras sendo considerado seu início com
5% de perda de massa[5]. A amostra PP/MMT-15A obteve aumento
de 38,47°C na temperatura inicial de degradação em comparação
ao PP puro, sugerindo que houve uma melhor dispersão da
nanocarga na matriz (Figura 3).
Metodologia
MMT-Na+
MMT-15A
MMT-30B
Polipropileno
CaCO3
CaCO3+AE
Nanocargas
Foram preparados os nanocompósitos de polipropileno (PP)
com 5 % em massa de montmorilonita sódica (MMT-Na+), MMT15A, MMT-30B, carbonato de cálcio natural (CaCO3) e carbonato
de cálcio tratado com ácido esteárico (CaCO3+AE)
Secagem
Extrusão
70°C por 6 horas
115°C a 185°C , 400rpm
Figura 3. Gráfico da análise termogravimétrica (TGA) dos nanocompósitos.
Na Figura 4 são apresentados os gráficos de cristalização
das amostras, nos quais podem ser observados os resultados de
temperatura de cristalização (Tc) do PP e dos nanocompósitos.
Observa-se que o valor de Tc do PP foi de 120,82ºC. Para todos os
nanocompósitos, a Tc foi na faixa de 118,32ºC a 120,6ºC,
indicando que não houve alteração desta propriedade.
Injeção
Ensaios
Realizados
Mecânicos
Tração
DSC
Flexão
TGA
Resultados e Discussão
Os ensaios de tração mostraram resultados similares entre
as amostras para a propriedade de resistência à tração na força
máxima (Figura 1). Já os resultados dos ensaios de flexão
mostraram que os nanocompósitos possuem valores similares ao do
PP puro para a propriedade de resistência à flexão, com exceção do
PP/MMT-Na+ que obteve aumento significativo nesta propriedade
(Figura 2).
Figura 4. Gráfico das anáçises de calorimetria diferencial de varredura (DSC) dos
nanocompósitos.
Considerações Finais
A baixa dispersão das nanocargas na matriz polimérica de
polipropileno propiciou a formação de aglomerados de nanocargas
e formação de morfologia intercalada. Com isso, observaram-se
melhores resultados nos ensaios mecânicos do PP/MMT-Na+,
sendo que o mesmo apresenta baixa compatibilidade com o
polímero em questão e tem tendência de aglomerar. A amostra
PP/MMT-15A apresentou os resultados mais próximos aos
encontrados na literatura, demonstrando que a argila MMT-15A
possui melhor interação com o PP propiciando melhor dispersão.
Referências:
[1]. M. Modesti, A. Lorenzetti, D. Bon, S. Besco. Effect of processing conditions on morphology and mechanical properties of compatibilized polypropylene
nanocomposites. Polymer, v. 46, 10237–10245, 2005.
[2]. P. Svoboda , K. Trivedi, D. Svobodova, K. Kolomaznik, T. Inoue. Influence of supercritical CO2 and initial melting temperature on crystallization of
polypropylene/organoclay nanocompósito. Polymer Testing, v.31, p. 444-454, 2012.
[3]. Rousseaux D.J., Sallem-Idrissi N., Baudouin A., Devaux J., Godard P., Marchand-Brynaert J., Sclavons M.. Water-assisted extrusion of polypropylene/clay
nanocomposites: A comprehensive study. Polymer, v. 52, p. 443-451, 2011.
[4]. M. Diagnea, M. Gueyea, L. Vidalb, A. Tidjani. Thermal stability and fire retardant performance of photo-oxidized nanocomposites of polypropylene-graft-maleic
anhydride/Clay. Polymer Degradation and Stability, v. 89, p. 418-426, 2005.
[5]. M. Avella, S. Cosco, M.L. Di Lorenzo, E. Di Pace, M.E. Errico, G. Gentile. Nucleation activity of nanosized CaCO3 on crystallization of isotactic polypropylene, in
dependence on crystal modification, particle shape, and coating. European Polymer Journal, v. 42, p. 1548–1557, 2006.
Figura 1. Gráfico da resistência máxima à
tração dos nanocompósitos.
Figura 2. Gráfico da resistência à flexão
dos nanocompósitos.
Agradecimentos: