Efeito Payne em Nanocompósitos de NBR com Montmorilonita Organofílica
Payne Effect in NBR Nanocomposites with Organofilic Montmorillonite
Bezerra, Fernando de O.; Nunes, Regina C. R.; Gomes, Ailton S.; Oliveira, Marcia G.; Ito, Edson N.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282013005000022
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.23, n2, p.223-228, 2013
Resumo
Neste trabalho foi estudado o efeito Payne como uma medida das interações carga-carga e polímero-carga em nanocompósitos de montmorilonitaorganofílica (MMTorg) e borracha nitrílica (NBR), usando o Analisador de Processamento de Borracha – RPA 2000. Os nanocompósitos de NBR e MMTorg foram preparados em um misturador de rolos e o efeito Payne foi avaliado em compostos não vulcanizados tipo goma pura e contendo 5, 10, 15 e 20 phr de MMTorg. Os resultados mostraram que a composição com 5phr de MMTorg apresentou melhor interação polímero-carga como consequência da menor quantidade de aglomerados de carga na matriz elastomérica.
Palavras-chave
Nanocompósito, montmorilonita organofílica, efeito Payne, borracha nitrílica, RPA 2000
Abstract
In this work the Payne effect was evaluated as a measure of the filler-filler and filler-polymer interactions in nanocomposites of organomontmorillonite (MMTorg) on acrylonitrile-butadiene-rubber (NBR) by using the Rubber Process Analyzer – RPA 2000. The nanocomposites of NBR and MMTorg were prepared on a Berstorff two-roll mill and the evaluation of the Payne effect was carried out in unvulcanized pure gum and varying the MMTorg content from 5, 10, 15 and 20 phr. The composition with 5 phr of MMTorg showed the best filler-polymer interaction as a consequence of the smaller amount of agglomerates of the filler in the elastomeric matrix.
Keywords
Nanocomposite, organofilic montmorillonite, Payne effect, acrylonitrile-butadiene-rubber, RPA 2000
References
1. Wang, S.; Long, C.; Wang, X.; Li, Q. & Qi, Z. - J. Appl. Polym
Sci., 69, p.1557 (1998). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097-
4628(19980822)69:8<1557::AID-APP10>3.0.CO;2-S
2. Przybyszewska, M. & Zaborski, M. - Polym. Lett., 3, p.542 (2009). http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.68
3. Wu, Y. P.; Jia, Q. X.; Yu, D. S. & Zhang, L. Q. - Polym. Test., 23, p.903 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.05.004
4. Kim, J. T.; Oh, T. S. & Lee, D. H. - Polym. Int., 52, p.1058 (2003). http://dx.doi.org/10.1002/pi.1110
5. Hwang, W. G.; Wei, K. H. & Wu, C. M. - Polymer, 45, p.5729 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2004.05.040
6. Alexandre, M. & Dubois, P. - Mat. Sci. Eng.; 28, p.1 (2000). http:// dx.doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00012-7
7. Kim, J. T.; Oh, T. S. & Lee, D. H. - Polym. Int., 52, p.1203 (2003). http://dx.doi.org/10.1002/pi.1249
8. Mitra, S.; Chattopadhyay, S. & Bhowmick, A. K. - J. Appl. Polym. Sci., 118, p.81 (2010).
9. Balachandran, M.; Stanly, L. P.; Mulaleekrishnan, R. & Bhagawan, S. S. - J. Appl. Polym. Sci., 118, p.3300 (2010). http://dx.doi.org/10.1002/ app.32147
10. Paiva, L. B.; Morales, A. R. & Díaz, F. R. V. - Cerâmica, 54, p.213 (2008).
11. Bezerra, F. O. - “Desenvolvimento de Nanocompósitos de NBR com Montmorilonita Organofílica”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (2007).
12. Janowska, G.; Kucharska-Jastrza, A. & Rybinski, P. - J. Therm. Anal. Calorim., 103, p.1039 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/s10973-010- 1282-y
13. Barbosa, R.; Souza, D. D.; Araújo, E. M. & Mélo, T. J. A. - Cerâmica, 56, p.376 (2010).
14. Hwang, W. G. & Wei, K. H. - Polym. Eng. Sci., 44, p.2117 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/pen.20217
15. Han, M.; Kim, H. & Kim, E. - Nanotechnology, 17, p.403 (2006). http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/17/2/010
16. Wu, Y. P.; Wang, Y. Q.; Zhang, H. F.; Wang,Y. Z.; Yu, D. S.; Zhang, L. Q. & Yang, J. - Comp. Sci. Techn., 65, p.1195 (2005). http://dx.doi. org/10.1016/j.compscitech.2004.11.016
17. Lepoittevin, B.; Pantoustier, N.; Devalckenaere, M.; Alexandre, M.; Calberg, C.; Jérôme, R.; Henrist, C.; Rulmont, A. & Dubois, P. - Polymer, 44, p.2033 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0032- 3861(03)00076-4
18. Gerspacher, M.; O’Farrell, C. P.; Yang, H. H. & Nikiel, L. - Rubber World, April, p.27 (1999).
19. Gerspacher, M. & O’Farrell, C. P. - Kaut. Gummi. Kunstst, 51, p.488 (1998).
20. Bandyopadhyay, S.; De, P. P.; Tripathy, D. K. & De, S. K. - Polymer, 37, p.353 (1996). http://dx.doi.org/10.1016/0032-3861(96)81110-4
21. Tehovnik, M. D.; Marinovic, T. & Susteric, Z. - Kaut. Gummi. Kunstst, 50, p.613 (1997).
22. Kader, M. A.; Kim, K.; Lee, Y. S. & Nah, C. - J. Mater. Sci., 41, p.7341 (2006). http://dx.doi.org/10.1007/s10853-006-0792-2
23. Kornmann, X.; Lindeberg, H. & Berglund, L. A. - Polymer, 42, p.1303 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00346-3
24. Wang, M. J. - Rubber Chem. Technol., 71, p.520 (1998). http://dx.doi. org/10.5254/1.3538492
25. Maier, P. G. & Göritz, D. R. - Kaut. Gummi. Kunstst, 49, p.18 (1996).
26. Donnet, J. B. - Compos. Sci. Technol., 63, p.1085 (2003). http://dx.doi. org/10.1016/S0266-3538(03)00028-9
27. Leblanc, J. L. - Prog. Polym. Sci., 27, p.627 (2002). http://dx.doi. org/10.1016/S0079-6700(01)00040-5
28. Lapa, V. L. C. - “Efeito Payne em elastômeros”, Seminário para Doutorado, Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (2004).
29. Payne, A. R. - J. Appl. Polym. Sci., 19, p.57 (1962). http://dx.doi. org/10.1002/app.1962.070061906
30. Payne, A. R. & Whittaker, R.E. - Rubber Chem. Technol., 44, p.440 (1971). http://dx.doi.org/10.5254/1.3547375
31. Niedermeier, W.; Luginsland, J. F. & Köln, H.-D. - Kaut. Gummi. Kunstst., 7-8, p.356 (2002).
32. Medalia, I.A. - Rubber Chem. Technol., 51, p.437 (1978). http://dx.doi. org/10.5254/1.3535748
33. Cassagnau, P. - Polymer, 44, p.2455 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/ S0032-3861(03)00094-6
34. Das, A.; Jurk, R.; Stöckelhuber, K. W. & Heinrich, G. - Polym. Lett., 1, p.717(2007). http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2007.99
35. Hubery, G.; Vilgisy, T. A. & Heinrichz, G. - J. Phys.: Condens. Matter 8, L409 (1996). http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/8/29/003
36. Gauthier, C.; Reynaud, E.; Vassoillea, R. & Ladouce-Stelandre, L. - Polymer 45, p.2761 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymer.2003.12.081
37. Dick, J. S. & Pawlowski, H. A. - “Applications for the Rubber Process Analyser”, in: Proceedings of the Rubber Division, American Chemical Society, p.1, Nashville, nov. (1993).
38. Dick, J. S. & Pawlowski, H. A. - “Rubber Characterization by Applied Strain Variations using the Rubber Process Analyzer”, in: Proceedings of the Rubber Division, American Chemical Society, p.1-21, Chicago, Illinois, April (1994).
39. Pawlowski, H. A. & Barker, R. I. - “Measurement of the Viscoelastic Properties of Elastomers with a new Dynamic Mechanical Rheological Tester”, in: Proceedings of the Plastics & Rubber Institute, Leuven, Belgium, April 19-20 (1994).
40. Soares, B. G.; De Oliveira, M. & Zaioncz, S. - Polímeros, 20, p.371 (2010). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282010005000055
41. Drozdov, A. D. & Dorfmann, A. - Polym. Eng. Sci., 42, p.591 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/pen.10974
42. Frohlich, J.; Niedermeier, W. & Luginsland, H.-D. - Compos.: Part A, 36, p.449 (2005).
43. Baumhard Neto, R. - “Raios X”, in: Técnicas de Caracterização de Polímeros, S.V. Canevarolo, Artliber Editora Ltda, São Paulo (2007).
2. Przybyszewska, M. & Zaborski, M. - Polym. Lett., 3, p.542 (2009). http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.68
3. Wu, Y. P.; Jia, Q. X.; Yu, D. S. & Zhang, L. Q. - Polym. Test., 23, p.903 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.05.004
4. Kim, J. T.; Oh, T. S. & Lee, D. H. - Polym. Int., 52, p.1058 (2003). http://dx.doi.org/10.1002/pi.1110
5. Hwang, W. G.; Wei, K. H. & Wu, C. M. - Polymer, 45, p.5729 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2004.05.040
6. Alexandre, M. & Dubois, P. - Mat. Sci. Eng.; 28, p.1 (2000). http:// dx.doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00012-7
7. Kim, J. T.; Oh, T. S. & Lee, D. H. - Polym. Int., 52, p.1203 (2003). http://dx.doi.org/10.1002/pi.1249
8. Mitra, S.; Chattopadhyay, S. & Bhowmick, A. K. - J. Appl. Polym. Sci., 118, p.81 (2010).
9. Balachandran, M.; Stanly, L. P.; Mulaleekrishnan, R. & Bhagawan, S. S. - J. Appl. Polym. Sci., 118, p.3300 (2010). http://dx.doi.org/10.1002/ app.32147
10. Paiva, L. B.; Morales, A. R. & Díaz, F. R. V. - Cerâmica, 54, p.213 (2008).
11. Bezerra, F. O. - “Desenvolvimento de Nanocompósitos de NBR com Montmorilonita Organofílica”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (2007).
12. Janowska, G.; Kucharska-Jastrza, A. & Rybinski, P. - J. Therm. Anal. Calorim., 103, p.1039 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/s10973-010- 1282-y
13. Barbosa, R.; Souza, D. D.; Araújo, E. M. & Mélo, T. J. A. - Cerâmica, 56, p.376 (2010).
14. Hwang, W. G. & Wei, K. H. - Polym. Eng. Sci., 44, p.2117 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/pen.20217
15. Han, M.; Kim, H. & Kim, E. - Nanotechnology, 17, p.403 (2006). http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/17/2/010
16. Wu, Y. P.; Wang, Y. Q.; Zhang, H. F.; Wang,Y. Z.; Yu, D. S.; Zhang, L. Q. & Yang, J. - Comp. Sci. Techn., 65, p.1195 (2005). http://dx.doi. org/10.1016/j.compscitech.2004.11.016
17. Lepoittevin, B.; Pantoustier, N.; Devalckenaere, M.; Alexandre, M.; Calberg, C.; Jérôme, R.; Henrist, C.; Rulmont, A. & Dubois, P. - Polymer, 44, p.2033 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0032- 3861(03)00076-4
18. Gerspacher, M.; O’Farrell, C. P.; Yang, H. H. & Nikiel, L. - Rubber World, April, p.27 (1999).
19. Gerspacher, M. & O’Farrell, C. P. - Kaut. Gummi. Kunstst, 51, p.488 (1998).
20. Bandyopadhyay, S.; De, P. P.; Tripathy, D. K. & De, S. K. - Polymer, 37, p.353 (1996). http://dx.doi.org/10.1016/0032-3861(96)81110-4
21. Tehovnik, M. D.; Marinovic, T. & Susteric, Z. - Kaut. Gummi. Kunstst, 50, p.613 (1997).
22. Kader, M. A.; Kim, K.; Lee, Y. S. & Nah, C. - J. Mater. Sci., 41, p.7341 (2006). http://dx.doi.org/10.1007/s10853-006-0792-2
23. Kornmann, X.; Lindeberg, H. & Berglund, L. A. - Polymer, 42, p.1303 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00346-3
24. Wang, M. J. - Rubber Chem. Technol., 71, p.520 (1998). http://dx.doi. org/10.5254/1.3538492
25. Maier, P. G. & Göritz, D. R. - Kaut. Gummi. Kunstst, 49, p.18 (1996).
26. Donnet, J. B. - Compos. Sci. Technol., 63, p.1085 (2003). http://dx.doi. org/10.1016/S0266-3538(03)00028-9
27. Leblanc, J. L. - Prog. Polym. Sci., 27, p.627 (2002). http://dx.doi. org/10.1016/S0079-6700(01)00040-5
28. Lapa, V. L. C. - “Efeito Payne em elastômeros”, Seminário para Doutorado, Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (2004).
29. Payne, A. R. - J. Appl. Polym. Sci., 19, p.57 (1962). http://dx.doi. org/10.1002/app.1962.070061906
30. Payne, A. R. & Whittaker, R.E. - Rubber Chem. Technol., 44, p.440 (1971). http://dx.doi.org/10.5254/1.3547375
31. Niedermeier, W.; Luginsland, J. F. & Köln, H.-D. - Kaut. Gummi. Kunstst., 7-8, p.356 (2002).
32. Medalia, I.A. - Rubber Chem. Technol., 51, p.437 (1978). http://dx.doi. org/10.5254/1.3535748
33. Cassagnau, P. - Polymer, 44, p.2455 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/ S0032-3861(03)00094-6
34. Das, A.; Jurk, R.; Stöckelhuber, K. W. & Heinrich, G. - Polym. Lett., 1, p.717(2007). http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2007.99
35. Hubery, G.; Vilgisy, T. A. & Heinrichz, G. - J. Phys.: Condens. Matter 8, L409 (1996). http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/8/29/003
36. Gauthier, C.; Reynaud, E.; Vassoillea, R. & Ladouce-Stelandre, L. - Polymer 45, p.2761 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymer.2003.12.081
37. Dick, J. S. & Pawlowski, H. A. - “Applications for the Rubber Process Analyser”, in: Proceedings of the Rubber Division, American Chemical Society, p.1, Nashville, nov. (1993).
38. Dick, J. S. & Pawlowski, H. A. - “Rubber Characterization by Applied Strain Variations using the Rubber Process Analyzer”, in: Proceedings of the Rubber Division, American Chemical Society, p.1-21, Chicago, Illinois, April (1994).
39. Pawlowski, H. A. & Barker, R. I. - “Measurement of the Viscoelastic Properties of Elastomers with a new Dynamic Mechanical Rheological Tester”, in: Proceedings of the Plastics & Rubber Institute, Leuven, Belgium, April 19-20 (1994).
40. Soares, B. G.; De Oliveira, M. & Zaioncz, S. - Polímeros, 20, p.371 (2010). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282010005000055
41. Drozdov, A. D. & Dorfmann, A. - Polym. Eng. Sci., 42, p.591 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/pen.10974
42. Frohlich, J.; Niedermeier, W. & Luginsland, H.-D. - Compos.: Part A, 36, p.449 (2005).
43. Baumhard Neto, R. - “Raios X”, in: Técnicas de Caracterização de Polímeros, S.V. Canevarolo, Artliber Editora Ltda, São Paulo (2007).