Nanocompósitos de PEAD/PEBDL - Avaliação da Esfoliação da Argila Organofílica Pela Aplicação do Modelo de Nielsen e das Propriedades Mecânicas, Ópticas e Permeabilidade
PEAD/PEBDL Composites - Evaluation of the Exfoliation of Organophilic Clay Using the Nielsen Model and of the Mechanical, Optical and Permeability Properties
Ito, Edson N.; Peres, Leila; Cruz, Carolina V. M. da; Morales, Ana R.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282010005000004
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.20, n1, p.39-45, 2010
Resumo
Uma blenda de polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade (PEAD/PEBDL) comumente utilizada em filmes de embalagem foi modificada com argila montmorilonita organofílica comercial para obter nanocompósitos com melhores propriedades de barreira. Amostras com 5 e 7,5% de argila (em massa) foram estudadas em diferentes condições de processamento. Filmes produzidos com os nanocompósitos foram avaliados quanto à dispersão da argila por difração de raio X e Microscopia Eletrônica de Transmissão. As propriedades de barreira dos filmes foram determinadas pelas medições de permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d’água. As propriedades mecânicas e ópticas também foram determinadas. Observou-se uma estrutura com a argila parcialmente esfoliada e intercalada. A permeabilidade ao oxigênio diminuiu significativamente enquanto a permeabilidade à água foi pouco influenciada. As propriedades mecânicas e a transparência dos filmes foram pouco alteradas. O modelo de Nielsen foi aplicado para os dados de permeabilidade relativa e demonstrou ser um ótimo recurso para a avaliação do grau de esfoliação da argila para as diferentes amostras, que foram confirmadas pelas análises realizadas em microscopia eletrônica de transmissão.
Palavras-chave
Nanocompósitos, blendas poliméricas, propriedades de barreira, montmorilonita.
Abstract
A typical high density polyethylene and linear low density polyethylene (HDPE/LLDPE) blend used in flexible packaging was modified with commercial organophylic montmorilonite clay to obtain nanocomposites with superior barrier properties. Samples with 5 and 7.5% of clay were prepared under different processing conditions. Films produced from the nanocomposites were evaluated in terms of oxygen and water vapor permeation and also by X-ray diffraction and Transmission Electron Microscopy. Tensile and optical properties were also evaluated. The clay showed to be intercalated and partially exfoliated. The oxygen permeation was mainly reduced and the vapor permeation was weakly modified. The mechanical properties and transparency did not change significantly. Nielsen’s model was applied considering the relative permeability coefficient. This method was able to give an estimate of the exfoliation state of the samples, supported by the transmission electron microscopy.
Keywords
Nanocomposites, montmorillonite, barrier properties, polymeric blends.
References
1. Lotti, C.; Isaac, C.; Branciforti, M. C.; Alves, R. M. V.;
Liberman, S. & Bretas, R. E. S. - Eur. Polymer J., 44,
p.1346 (2008).
2. Pavlidou, S. & Papaspyrides, C. D. - Progr. Polymer Sci., 33, p.1119 (2008).
3. Rodolfo Jr., A. & Mei, L. H. I. - Polímeros: Ciênc Tecnol., 19, p.1 (2009).
4. Bharadwaj, R. K. - Macromolecules, 34, p.9189 (2001).
5. Crank, J. & Park, G. S. - “Diffusion in Polymers”, Academic Press, New York (1968).
6. Utracki, L. A. - “Clay-Containing Polymeric Nanocomposites”, Rapra Technology, England (2004).
7. Choudalakis, G. & Gotsis, A. D. - Eur. Polymer J., 45, p.967 (2009).
8. Pack, S.; Mayu-Si, M.; Koo, J.; Sokolov, J. C.; Koga, T.; Kashiwagi, T. & Rafailovich, M. H. - Polymer Degradation and Stability, 94, (2008).
9. Araújo, E. M.; Barbosa, R.; Rodrigues A. W. B.; Mello T. J. A. & ITO, E. N. - Mater. Sci. Eng. A, 445, p.141(2007).
10. Xu, W.; Liang, G.; Zhai, H.; Tang, S.; Hang, G. & Pan, W. - Eur. Polymer J., 39, p.1467 (2003).
11. He, H.; Frost, R.L.; Bostrom, T.; Yuan, P.; Duong, L.; Yang, D.; Xi, Y.; Kloprogge, J. T. - Appl. Clay Sci., 31, p.2621 (2006).
12. Zhou, Q.; Frost, R. L.; He, H.; Xi, Y. & Liu, H. - J. Colloid Interface Sci., 307, p.357 (2007).
13. Golebiewski, J.; Rozanski, A.; Dzwonkowski, J. & Galeski, A. - Eur. Polymer J., 44, p.270 (2008).
14. Paul, D. R. & Robeson, L. M. - Polymer, 49, p.3187 (2008).
15. Ray, S. S. & Okamoto, M. - Progr. Polymer Sci., 28, p.1539 (2003).
16. Alexandre, B.; Langevin, D.; Médéric, P.; Aubry, T.; Couderc, H.; Nguyen, Q. T.; Saiter, A. & Marais, S. - J. Membr. Sci., 328, p.186 (2009).
17. Ploehn, H. J. & Liu, C. - Ind. Eng. Chem. Res., 45, p.7025 (2006).
18. Xu, B.; Zheng, Q.; Song, Y. & Shangguan, Y. - Polymer, 47, p.2904 (2006).
2. Pavlidou, S. & Papaspyrides, C. D. - Progr. Polymer Sci., 33, p.1119 (2008).
3. Rodolfo Jr., A. & Mei, L. H. I. - Polímeros: Ciênc Tecnol., 19, p.1 (2009).
4. Bharadwaj, R. K. - Macromolecules, 34, p.9189 (2001).
5. Crank, J. & Park, G. S. - “Diffusion in Polymers”, Academic Press, New York (1968).
6. Utracki, L. A. - “Clay-Containing Polymeric Nanocomposites”, Rapra Technology, England (2004).
7. Choudalakis, G. & Gotsis, A. D. - Eur. Polymer J., 45, p.967 (2009).
8. Pack, S.; Mayu-Si, M.; Koo, J.; Sokolov, J. C.; Koga, T.; Kashiwagi, T. & Rafailovich, M. H. - Polymer Degradation and Stability, 94, (2008).
9. Araújo, E. M.; Barbosa, R.; Rodrigues A. W. B.; Mello T. J. A. & ITO, E. N. - Mater. Sci. Eng. A, 445, p.141(2007).
10. Xu, W.; Liang, G.; Zhai, H.; Tang, S.; Hang, G. & Pan, W. - Eur. Polymer J., 39, p.1467 (2003).
11. He, H.; Frost, R.L.; Bostrom, T.; Yuan, P.; Duong, L.; Yang, D.; Xi, Y.; Kloprogge, J. T. - Appl. Clay Sci., 31, p.2621 (2006).
12. Zhou, Q.; Frost, R. L.; He, H.; Xi, Y. & Liu, H. - J. Colloid Interface Sci., 307, p.357 (2007).
13. Golebiewski, J.; Rozanski, A.; Dzwonkowski, J. & Galeski, A. - Eur. Polymer J., 44, p.270 (2008).
14. Paul, D. R. & Robeson, L. M. - Polymer, 49, p.3187 (2008).
15. Ray, S. S. & Okamoto, M. - Progr. Polymer Sci., 28, p.1539 (2003).
16. Alexandre, B.; Langevin, D.; Médéric, P.; Aubry, T.; Couderc, H.; Nguyen, Q. T.; Saiter, A. & Marais, S. - J. Membr. Sci., 328, p.186 (2009).
17. Ploehn, H. J. & Liu, C. - Ind. Eng. Chem. Res., 45, p.7025 (2006).
18. Xu, B.; Zheng, Q.; Song, Y. & Shangguan, Y. - Polymer, 47, p.2904 (2006).
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email