Polímeros: Ciência e Tecnologia
http://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282011005000035
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Efeito de Diferentes Tipos de Argilas e Modificadores Orgânicos na Morfologia e Propriedades Térmicas dos Nanocompósitos de PET

Effect of Different Types of Clays and Organic Modifiers on the Morphology and Thermal Properties of PET Nanocomposites

Leite, Itamara Farias; Malta, Oscar Loureiro; Raposo, Claudia M. O.; Canedo, Luís Eduardo; Carvalho, Laura H. de; Silva, Suédina M. de L.

Downloads: 0
Views: 213

Resumo

Argilas bentoníticas natural e purificada (AN e AP) e montmorilonita (MMT), modificadas organicamente com os sais alquil amônio (A), alquil fosfônio (F) e com uma mistura de ambos (A e F), foram incorporadas, em teor de 1% em massa, ao PET pelo processo de fusão. Os híbridos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Nanocompósitos com morfologia intercalada ordenada e intercalada desordenada/esfoliada foram obtidos quando manufaturados com as argilas organofilizadas com sal amônio e com a mistura dos sais amônio e fosfônio. A incorporação das argilas organofilizadas com o sal fosfônio ao PET não resultou na formação de nanocompósitos. As argilas organofílicas ANOA, APOF e MMTOF, quando misturadas ao PET, provocaram aumento da sua estabilidade térmica, além de atuarem como agentes nucleantes heterogêneos para o referido polímero, aumentando sua temperatura de cristalização. Este resultado é significativo do ponto de vista industrial, pois a baixa velocidade de cristalização do PET dificulta seu uso na preparação de artefatos injetados. Além disso, como as argilas bentoníticas fornecidas por empresa local apresentaram comportamento semelhante ao da montmorilonita importada, o uso dessa matéria-prima de menor custo, modificada com tecnologia nacional, pode ser uma alternativa atraente para aplicações do PET moldado por injeção onde o custo é um fator primordial.

Palavras-chave

Argila, surfactante, PET, morfologia, propriedades térmicas, nanocompósitos

Abstract

Montmorillonite (MMT), natural (AN) and purified (AP) bentonite clays modified with alkyl ammonium (A), alkyl phosphonium (F) and a mixture of both (A and F) salts were incorporated (1% w/w) into PET by melt blending. The hybrids thus obtained were characterized by XRD, TG, DSC and TEM. Nanocomposites having intercalated ordered structures and intercalated disordered/exfoliated structures were obtained with the clays modified with the ammonium and the mixture of ammonium and phosphonium salts, respectively. A nanocomposite was not obtained with the addition of 1% w/w of an alkyl phosphonium modified clay into PET. The organoclays ANOA, APOF and MMTOF, when added to PET not only led to an increase in its thermal stability but also acted as heterogeneous nucleating agents, increasing its crystallization temperature. This result is industrially significant as the low crystallization rate of PET makes its use difficult in preparing injected goods. Besides, as the behaviour of the bentonite clays supplied by a local industry was similar to that of the imported montmorillonite, the use of this raw material of lower cost, modified with national technology, can be an attractive technology for injection molded PET applications, where cost is of utmost importance.

Keywords

Clay, surfactant, PET, morfology, thermal properties, nanocomposites

References

1. Mazumdar, S. K. - “Composites Manufacturing: Materials, Product and Process Engineering”, New York (2002).

2. Tidjani, A. & Wilkie, C. A. - Polym. Degrad. Stab., 74, p.33 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/S0141-3910(01)00061-1

3. Ayres E.; Oréfice R. L. - Polímeros: Ciência e Tecnologia, 17, p.339 (2007).

4. Rodrigues, A. W.; Brasileiro, M. I.; Araújo, W. D.; Araújo, E. M.; Melo, T. J. A. - Polímeros, 17, p.219 (2007).

5. Brito, G. F.; Oliveira, A. D.; Araújo, E. M.; Melo, T. J. A.; Barbosa, R; Ito, E. N. - Polímeros, 18, p.170 (2008).

6. Da Paz, R. A.; Leite, A. M. D.; Araújo, E. M.; Melo, T. J. A.; Barbosa, R.; Ito, E. N. - Polímeros, 18, p.341 (2008).

7. Rodolfo Junior, A.; Mei, L. H. I. - Polímeros, 19, p.1 (2009).

8. Morales, A. R.; Da Cruz, C. V. M.; Peres, L.; Ito, E. N. - Polímeros, 20, p.39 (2010).

9. Silva, R. P.; Mauler, R. S.; Oliveira, R. V. B.; Salles, C. A. - Polímeros, 20, p.46 (2010).

10. Madaleno, L.; Schjødt-Thomsen, J.; Pinto, J. C. - Composites Sci. Technol., 70, p.804, 2010. http://dx.doi.org/10.1016/j. compscitech.2010.01.016

11. Costache, M. C.; Heidecker, M. J.; Manias, E. & Wilkie, C. A. - Polymers Adv. Technol., 17, p.764 (2006). http://dx.doi.org/10.1002/ pat.752

12. Calcagno, C. I. W.; Mariani, C. M.; Teixeira, S. R. & Mauler, R. S. - Polymer, 48, p.966 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymer.2006.12.044

13. Xu, X.; Ding, Y.; Qian, Z.; Wang, F.; Wen, B.; Zhou, H.; Zhang, S. & Yang, M. - Polymer Degrad. Stab., 94, p.113 (2009). http://dx.doi. org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.09.009

14. González-Vidal, N.; Munõz-Guerra, S.; Ilarduya, A. M.; Benali, S.; Peeterbroeck, S. & Dubois, P. - Eur. Polymer J., 46, p.156 (2010).

15. Ramos Filho, F. G.; Melo, T. J. A.; Rabello, M. S. & Silva, S. M. L. - Polym. Degrad. and Stab., 89, p.383 (2005).

16. Silva, S.; Araújo, P. E.; Ferreira, K. M.; Canedo, E.; Carvalho, L. & Raposo, C. M. - Polymer Eng. Sci., 49, p.1696 (2009). http://dx.doi. org/10.1002/pen.21399

17. Leite, I. F.; Soares, A. P. S.; Carvalho, L. H.; Raposo, C. M. O.; Malta, O. M. L. & Silva, S. M. L. - J. Thermal Anal. Calorim., 100, p.563 (2010). http://dx.doi.org/10.1007/s10973-009-0265-3

18. Souza Santos, P. - “Ciência e Tecnologia de Argilas”, 2nd ed., Edgard Blucher Ltda, São Paulo (1989).

19. Utracki, L. A. - “Clay-Containing Polymeric Nanocomposites”, 1nd ed., Rapra Technology Limited, United Kingdom (2004).

20. Velasco, J. I.; Ardanuy, M.; Miralles, L.; Ortiz, S.; Maspoch, M. L.; Sánchez-Soto, M. & Santana, O. - Macromol. Symp., 221, p.63 (2005). http://dx.doi.org/10.1002/masy.200550307

21. Vaia, R. A.; Rachel, K. T. & Giannelis, E. P. - Chem. Mater., 6, p.1017 (1994). http://dx.doi.org/10.1021/cm00043a025

22. Hasegawa, N.; Kawasumi, M.; Kato, M.; Usuki, A.; Okada, A. J. Appl. Polymer Sci., 67, p.87 (1998). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097- 4628(19980103)67:1%3C87::AID-APP10%3E3.0.CO;2-2

23. Xie, W.; Xie, R.; Pan, W-P.; Hunter, D.; Koene, B. & Tan, L-S.; Vaia, R. - Chem. Mater., 14, p.4837 (2002). http://dx.doi.org/10.1021/ cm020705v

24. Avalos, F.; Ortiz, J. C.; Zitzumbo, R.; López-Manchado, M. A.; Verdejo, R. & Arroyo, M. - Europ. Polymer J., 44, p.3108 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2008.07.020

25. Xie, W.; Gao, Z.; Liu, K.; Pan, W.; Vaia, R.; Hunter, D. & Singh, A. - Thermochim. Acta, 367-368, p.339 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/ S0040-6031(00)00690-0

26. Stoeffler, K.; Lafleur, P. G. & Denault, J. - Polym. Degrad. Stab., 93, p.1332 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.03.029

27. Shah, R. K. & Paul, D. R. - Polymer, 47, p.4075 (2006). http://dx.doi. org/10.1016/j.polymer.2006.02.031

28. Chigwada, G.; Wang, D.; & Wilkie, C. A. - Appl. Clay Sci., 91, p.848 (2006).

29. Patel, H. A.; Somani, R. S.; Bajaj, H. C. & Jasra, R. V. - Appl. Clay Sci., 35, p.194 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2006.09.012

30. Davis, C. H.; Mathias, L. J.; Gilman, J. W.; Schiraldi, D. A.; Shields, J. R.; Trulove, P.; Sutto, T. E. & Delong, H. C. - J. Polymer Sci.: Part B: Polymer Phys., 40, p.2661 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/ polb.10331

31. Phelps, G. W. & Harris, D. L. - Amer. Ceram. Soc. Bull., 47, p.1146 (1968).

32. Araújo, P. E. R.; Silva, S. A.; Raposo, C. M. O.; Silva, S. M. L. - “Poly(ethylene terephthalate)/PET/layered silicate nanocomposites: effect of bentonite purification on morphology/behaviour relationship”. in: Proceedings of the 23º Annual Meeting - The Polymer Processing Society (PPS), Salvador-BA, maio (2007).

33. Ray, S. S. & Okamoto, M. - Progress in Polymer Sci., 28, p.1539 (2003).

34. Qin, H.; Zhang, S.; Liu, H.; Xie, S.; Yang, M. & Shen, D. - Polymer, 46, p.3149 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.01.087

35. Paiva, L. B.; Morales, A. R. & Díaz, F. R. V. - Appl. Clay Sci., 42, p.8 (2008).

36. Kornmann, X. - Polymer, 42, p.1303 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/ S0032-3861(00)00346-3

37. Rodríguez-Sarmiento; D. C. & Pinzón-Bello; J. A. - Appl. Clay Sci., 18, p.173 (2001).

38. Calderon, J. U.; Lennox, B. & Kamal, M. R. - Appl. Clay Sci., 40, p.90 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2007.08.004

39. Klapyta, Z.; Fujita, T. & Iyi, N. - Appl. Clay Sci., 19, p.5 (2001). http:// dx.doi.org/10.1016/S0169-1317(01)00059-X

40. Yui, T.; Yoshida, H.; Tachibana, H.; Tryk, D. A. & Inoue, H. - Langmuir, 18, p.891 (2002). http://dx.doi.org/10.1021/la011297x

41. Barbosa, R.; Araújo, E. M.; Maia, L. F.; Pereira, O. D.; Melo, T. J. A. & Ito, E. N. - Polímeros, 16, p.246 (2006).

42. Kawasumi, M.; Hasegawa, N.; Kato, M.; Usuki, A. & Okada, A. - Macromolecules, 30, p.6333 (1997). http://dx.doi.org/10.1021/ ma961786h

43. Cho, J. & Paul, D. R. - Polymer, 42, p.1083 (2001). http://dx.doi. org/10.1016/S0032-3861(00)00380-3

44. Sánchez-Solís, A.; Romero-Ibarra, I.; Estrada, M. R.; Celderas, F. & Manero, O. - Polymer Eng. Sci., 44, p.1094 (2004).

45. Chang, J., Seo, B. & Hwang, D. - Polymer, 43, p.2969 (2002). http:// dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00125-8

46. Fornes, T. D.; Yoon, P. J.; Keskkula, H. & Paul, D. R. - Polymer, 43, p.5915 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00400-7

47. Yuan, X.; Li, C.; Guan, G.; Xiao, Y. & Zhang, D. - Polym. Degrad. Stab., 93, p.466 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymdegradstab.2007.11.010

48. Hedley, C. B.; Yuan, G. & Theng, B. K. G. - Appl. Clay Sci., 35, p.180 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2006.09.005

49. Avalos, F.; Ortiz, J. C.; Zitzumbo, R.; López-Manchado, M. A.; Verdejo, R. & Arroyo, M. - Appl. Clay Sci., 43, p. 27 (2009). http:// dx.doi.org/10.1016/j.clay.2008.07.008

50. Yoon, P. J.; Hunter, D. L.; Paul, D. R. - Polymer, 44, 18, p.5341. http:// dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00523-8

51. Fornes, T. D.; Yoon, P. J. & Paul, D. R. - Polymer, 44, 24, p.7545 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2003.09.034

52. Matayabas, J. J.; Turner, S. - “Polymer-clay nanocomposites”, John Wiley & Sons Ltda, New York (2000).

53. Wang, Y.; Gao, J.; Ma, Y. & Agarwal, U. S. - Composites: Part B, 37, p.399 (2006). http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.02.014

54. Barber, G. D.; Calhoun, B. H. & Moore, R. B. - Polymer, 46, p.6706 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.05.024

55. Zweifel, H. - “Plastics Additives Handbook”, Hanser Publishers, Munich (2001).
5883716c7f8c9d0a0c8b48c3 polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections