Avaliação da incorporação de argilas montmorilonitas nas propriedades do nanocompósito de poli (etileno-acetato de vinila) (EVA)/argila Julho de 2012
Avaliação da incorporação de argilas montmorilonitas nas
propriedades do nanocompósito de poli (etileno-acetato de vinila)
(EVA)/argila
Julho de 2012
1INTRODUÇÃO
Devido à grande necessidade de materiais modernos de engenharia e ao fato dos
polímeros puros não apresentarem o comportamento ou as propriedades necessárias
para determinadas funções, novos materiais começaram a ser estudados. Recentemente,
muita atenção vem sendo dada aos nanocompósitos poliméricos (BARBOSA et al.,
2006).
Os nanocompósitos poliméricos compreendem uma classe de materiais
formados por substâncias inorgânicas com dimensões nanométricas, tais como argila e
outros minerais, que são finamente dispersos dentro de uma matriz polimérica
(BARBOSA et al., 2007).
Para obter argilas compatíveis com as matrizes poliméricas, as mesmas devem
ser transformadas em organofílicas. Geralmente, isto pode ser feito através de reação de
troca-iônica dos cátions trocáveis, presentes na superfície e no espaço interlamelar dos
argilominerais, por cátions surfactantes do tipo alquilamônio. Quando as argilas
organofílicas são incorporadas ao polímero, o caráter de reforço que as partículas da
argila exercem deve-se às restrições da mobilidade das cadeias poliméricas em contato
com as partículas da argila (BARBOSA et al., 2006).
Entre os vários polímeros utilizados como matriz, a família de copolímeros de
etileno acetato de vinila (EVA) têm sido amplamente estudada (PEETERBROECK et
al., 2005).
O poli (etileno-co-acetato de vinila) (EVA) é um polímero termoplástico de
ampla utilização na fabricação de filmes para embalagens e agricultura, bem como na
indústria calçadista que pode se apresentar como material microcelular flexível ou
rígido (GEHLEN et al., 2009).
Recentemente a composição de polímero / argila nanocompósitos surgiu como
uma nova classe de materiais, como resultado das tentativas para melhorar as
propriedades de polímeros (MURALIDHARAN et al., 2008). A introdução de
partículas de tamanho nanométrico de argila em polímeros melhora significativamente
uma vasta gama de propriedades.
Com pequenas quantidades (geralmente menos de 5% em peso), a adição de
argila e sua dispersão final como 1nm de espessura nanocamadas numa matriz de
polímero, permite a melhora em muitas propriedades, tais como rigidez, resistência ao
fogo, e as propriedades de barreira de gás, são melhoradas.
Vários estudos de nanocompósitos têm mostrado que estes materiais têm
propriedades diferentes para materiais termoplástico e também que o uso de cargas com
dimensões nanométricas conduz a características que diferem daqueles obtidos através
reforço com cargas microestruturais (GEHLEN et al., 2009).
Tendo estabelecido que a utilização de argilas modificadas conduz a mais
esfoliação eficiente e dispersão das nanopartículas, e assim pode promover uma melhor
dispersão e aumento da viscosidade bem como uma maior rigidez, existe uma
necessidade de compreender a influência do nanoargila conteúdo sobre as propriedades
e processamento destes materiais (PISTOR et al., 2010).
Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência da adição de argila
montmorilonita sódica (MMT-Na+) e montmorilonitas modificadas organicamente com
sais quaternários de amônio (OMMT) sobre as propriedades morfológicas, térmicas e
mecânica do nanocompósitopoli (etileno-acetato de vinila) (EVA)/argila.
2REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 POLÍMEROS
Polímeros são macromoléculas compostas de várias unidades de repetição
denominadas meros, ligados por ligações covalentes, que dão origem a longas cadeias.
Possuem baixa resistência à temperatura e baixa condutividade elétrica. Conforme sua
estrutura química, tipo de ligações covalentes e do número médio de meros por cadeia,
podemos dividir os polímeros em três classes: plásticos, elastômeros e fibras. São
sintetizados por reações de polimerização a partir de reagentes monoméricos. são
utilizados em grande parte dos segmentos do mercado atualmente, tendo grande
importância devido as suas propriedades químicas de barreira, mecânicas e sua
funcionalidade (CANEVAROLO, 2001).
2.2 POLI (ETILENO-CO-ACETATO DE VINILA) (EVA)
O poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA), ou copolímero de etileno e acetato
de vinila, é um polímero termoplástico de ampla utilização na fabricação de filmes para
embalagens e agricultura, bem como na indústria calçadista (GUILHERME et al.,
2010).
O EVA é um copolímero da família das poliolefinas. É um termoplástico
composto de uma fase cristalina, contendo unidades metilênicas, uma região interfacial
com segmentos metilênicos e segmentos de acetato de vinila (VAc), e uma fase amorfa,
com segmentos metilênicos e unidades de VAc. O EVA é obtido por polimerização via
radical livre com a utilização de oxigênio e/ou peróxidos orgânicos para a geração de
radicais iniciadores da polimerização, de eteno e VAc, em temperatura e pressão
elevadas, com a adição dos grupos VAc durante o processo (ZATTERA et al., 2005).
Em função ao teor de acetato de vinila, as principais alterações nas propriedades do
polímerosestão ilustradas na Figura 1.
Figura 1–Propriedades do EVA afetadas pelo teor de acetato de vinila (VEDOY,
2006).
2.3 NANOCOMPÓSITOS POLIMÉRICOS
Compósitos representam uma classe de materiais onde duas ou mais substâncias
combinadas passam a exibir propriedades únicas, que não são possíveis de serem
obtidas a partir de seus componentes individuais. Quando pelo menos uma das fases
constituintes do compósito possui no mínimo uma dimensão (comprimento, largura ou
espessura) em escala nanométrica (na faixa de 1nm a 100 nm), este passa a ser
denominado nanocompósito (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000; BOTELHO, 2006;
ESTEVES et al., 2004). A nanocorga é o componente que se encontra em escala
nanométrica e pode ser encontrada na forma esférica (três dimensões na ordem
nanométrica), fibrosa (largura e espessura em escala nanométrica) e em sistema
multicamada (somente a espessura em escala nanométrica) (ALEXANDRE; DUBOIS,
2000).
Os nanocompósitos apresentam características que os diferenciam de outros
compósitos, tais como (BOTELHO, 2006; SOUZA et al., 2006):
a) para baixas concentrações de material inorgânico, os nanocompósitos possuem
maior capacidade de reforçar matrizes poliméricas do que os agentes de reforço
tradicionais (partículas e fibras);
b) apresentam propriedades mecânicas e térmicas superiores ou similares a dos
compósitos convencionais mesmo para baixa quantidade de argila, devido à
habilidade de esfoliação e dispersão do nanocompósito na matriz polimérica;
c) apresentam interface difusa entre fase orgânica e inorgânica (grande interação
entre componentes).
Os nanocompósitos apresentam elevada resistência à tração, ao risco, aumenta a
hidrofobicidade, permeação de gases e inflamabilidade de materiais poliméricos,
propriedades ópticas, magnéticas ou elétricas superiores, quando comparados aos
compósitos convencionais ou polímeros puros (ESTEVES et al., 2004; SOUZA et al.,
2006). Em muitos casos, a preparação de nanocompósitos de matriz polimérica diminui
custos, devido à utilização de menor quantidade de carga (geralmente 3% a 5% em peso
contra os 10% a 40% em peso que são utilizados nos compósitos tradicionais)
possibilitando um elevado nível de desempenho que pode resultar da sinergia entre os
componentes (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000; ESTEVES et al., 2004).
2.3.1Métodos de obtenção de nanocompósitos
São três os principais métodos de obtenção de nanocompósitos: polimerização in
situ, intercalação via solução e intercalação no estado fundido.
2.3.1.1 Nanocompósitos obtidos via solução
A obtenção de nanocompósitos via solução ocorre pela dispersão da argila em
um solvente polar (água, clorofórmio ou tolueno), ocasionando seu inchamento e
aumentando a distância interplanar das camadas. O polímero dissolvido no mesmo
solvente é adicionado à suspensão, proporcionando a dispersão da argila no polímero e a
intercalação do polímero nas camadas da argila. Após ocorrer a evaporação do solvente
o nanocompósito é obtido (Figura 2) (MIGNONI, 2008; SOUZA et al., 2006).
Figura 2 - Intercalação via solução (Yeh; Chang, 2008)
O método de polimerização via solução é adequado para a intercalação de
polímeros com pouca ou nenhuma polaridade nas galerias das camadas da argila
facilitando a produção de filmes finos com camadas de argila orientadas e intercaladas
em polímeros. Do ponto de vista ambiental, esse método apresenta desvantagens devido
à utilização de grande quantidade de solvente, resultando em custo elevado (SOUZA et
al., 2006).
2.3.1.2 Nanocompósitos obtidos via polimerização in situ
Na produção de nanocompósitos via polimerização in situ as moléculas de
monômero polimerizam entre as camadas de argila, podendo ou não ser utilizado
catalisador (ESTEVES et al., 2004; MIGNONI, 2008; SOUZA et al., 2006). A argila é
inchada dentro do monômero líquido ou em uma solução de monômero possibilitando a
intercalação do polímero nas folhas da argila. A polimerização pode iniciar tanto pelo
calor quanto pela radiação ou pela presença de um catalisador. A Figura 3 apresenta o
esquema de preparação de nanocompósitos polímero-argila via polimerização in situ.
Figura 3 - Polimerização in situ (Yeh; Chang, 2008)
2.3.1.3 Obtenção de nanocompósitos pela intercalação no estado fundido
Na intercalação no estado fundido, o polímero e a argila são misturados
mecanicamente em elevadas temperaturas e através de interações químicas de
cisalhamento, as cadeias poliméricas são intercaladas nas galerias da argila, podendo
levar a esfoliação das camadas da argila (ESTEVES et al., 2004; SOUZA et al., 2006).
A Figura 4 apresenta o processo de obtenção polímero-argila via fusão.
A intercalação via fusão está sendo cada vez mais utilizada devido à aplicação
de métodos convencionais como a extrusão e moldagem por injeção. A obtenção de
nanocompósitos no estado fundido é ambientalmente correta por não ser necessária a
utilização de solventes orgânicos, além de apresentar baixo custo devido a sua
compatibilidade com os processos de transformação de termoplásticos utilizados na
indústria (BERTOLINO, 2008; SOUZA et al., 2006). A intercalação em estado fundido
apresenta algumas vantagens sobre as demais técnicas tais como: baixo custo, alta
produtividade, ausência de solventes e os equipamentos são compatíveis com os
utilizados no processamento de polímeros.
Figura 4 - Intercalação no estado fundido (Yeh; Chang, 2008)
Para Fornes et al. (2001) o polímero fundido exerce nível de tensões (τ) sobre a
argila durante a mistura, sendo este proporcional a viscosidade do polímero. Altos
níveis de tensão de cisalhamento proporcionam a quebra das partículas de argila
possibilitando a sua esfoliação. A Figura 19 apresenta as etapas de esfoliação da argila
pelo método de intercalação no estado fundido. Inicialmente ocorre a formação de
pilhas (tactóides) através da quebra das partículas dispersas na matriz (Figura 5 (a)). O
maior cisalhamento causado pela transferência de tensões do polímero para os tactóides
quebra-os em pilhas menores (Figura 5 (b)). Por fim, a combinação de cisalhamento e
difusão das cadeias poliméricas para o interior das galerias proporciona a separação
individual das camadas da argila (Figura 5 (c)), essa etapa depende do tempo e da
afinidade química entre o polímero e argila.
Figura 5 - Efeito do fluxo cisalhante sobre a esfoliação da argila no método de
intercalação no estado fundido (Fornes et al., 2001)
2.3.2Morfologia dos nanocompósitos
Ao dispersar a argila na matriz polimérica é possível obter três tipos de
estruturas (PAIVA et al., 2006; MIGNONI, 2008; PAUL; ROBESON, 2008; RAY;
OKAMOTO, 2003; SOUZA et al., 2006):
a) estrutura de fase separada (microcompósito convencional): as cadeias
poliméricas não intercalam as camadas de argila, a argila age como um
enchimento convencional;
b) estrutura intercalada (nanocompósito intercalado): as cadeias poliméricas são
intercaladas entre as camadas da argila de forma ordenada, obtendo uma
estrutura multicamada. O polímero expande as galerias das argilas preservando o
empilhamento organizado das camadas;
c) estrutura esfoliada (nanocompósito esfoliado): a argila se dispersa completa e
uniformemente na matriz polimérica, maximizando as interações entre o
polímero e a argila, proporcionando melhorias nas propriedades físicas e
mecânicas deste nanocompósito.
A Figura 6 apresenta as estruturas que podem ser obtidas com a incorporação da
argila na matriz polimérica.
Figura 6 – Estrutura dos nanocompósitos (Paiva et al, 2006)
2.4 ARGILAS
A argila é considerada como um material natural, de textura terrosa e de baixa
granulometria, que desenvolve plasticidade quando misturada com uma quantidade
limitada de água (MARANGON, 2008). As argilas são materiais de baixo custo, que
podem ser encontradas em quase toda a extensão da crosta terrestre em quantidades
elevadas, por se originarem a partir, principalmente, de alterações hidrotermais em
rochas.
As argilas são utilizadas em grande número nas mais diversas áreas
tecnológicas, e uma das áreas de maior interesse em pesquisa é a sua utilização em
nanocompósitos silicato/argila. Na preparação dos nanocompósitos são empregadas
argilas que podem ter origem natural, como a montorilonita, hectoritas, saponitas e
ainda outras esmectitas, e as sintéticas, como a fluorohectorita, fluoromica e outras.
2.4.1 Montmorilonita
A estrutura da montmorilonita (MMT) consiste de duas folhas tetraédricas de
silicato (SiO4) com uma folha central octaédrica, unidas entre si por oxigênios comuns
às folhas, conforme ilustrado na Figura 7. As camadas estão empilhadas umas sobre as
outras e ligadas fracamente entre si, possibilitando a penetração de água e/ou outras
moléculas polares (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000; BOTELHA, 2006; PAIVA et al.,
2006; PAUL; ROBESON, 2008; SANTOS, 2007).
A camada octaédrica da MMT é constituída de uma folha de óxido de alumínio
(Al(OH)6), onde alguns átomos de Al foram substituídos por átomos de Mg. Devido a
diferença de valência entre o Al e o Mg, cargas negativas estão distribuídas dentro das
camadas da argila. Para compensar as cargas negativas, cátions metálicos trocáveis,
como sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (Ca2+), Mg2+ estão localizados no interior das
galerias da argila (BOTELHO, 2006; PAUL; ROBESON, 2008; RAY; OKAMOTO,
2003; SOUZA et al., 2006).
Figura 7 – Representação esquemática da estrutura da MMT (Adaptada de Lima, 2007)
As argilas MMT são placas irregulares, finas que se agregam quando secas e
apresentam capacidade de delaminação quando colocadas em água. As placas ou
camadas são ligadas por forças fracas de dipolo ou de Van der Waals e entre as camadas
existem galerias contendo cátions trocáveis que estão fixos eletrostaticamente, com a
função de compensar as cargas negativas que são geradas por substituições isomórficas
que ocorrem no reticulado. A maior parte dos cátions trocáveis se encontra nas galerias
da argila e a outra parte nas superfícies laterais (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000).
As argilas do tipo MMT em seu estado natural apresentam caráter hidrofílico e
ao serem adicionadas em uma matriz polimérica tendem a formar aglomerados e a não
se dispersar. Isso ocorre devido à energia superficial da argila ser maior que a do
polímero gerando uma interação partícula-partícula (coesão) superior a interação
partícula-polímero (adesão) (LIMA, 2007).
Para que a dispersão completa da MMT na matriz polimérica ocorra, é
necessário que suas lamelas (camadas) sejam individualmente separadas ou esfoliadas.
Devido às altas forças iônicas entre as camadas da argila e devido à argila possuir
energia superficial superior a do polímero, é necessário que as argilas sejam
modificadas organicamente a fim de aumentar o espaçamento interlamelar, gerando a
intercalação, minimizando assim a diferença de energia superficial entre matriz e argila.
O procedimento de modificação da argila in natura em argila organicamente modificada
é chamado de troca catiônica (BERTOLINO, 2008; BOTELHO, 2006; SOUZA et al.,
2006).
A troca iônica pode ser realizada com surfactantes catiônicos, como
alquilamônio ou alquilfosfônio, onde ocorre a substituição dos cátions trocáveis,
normalmente Na+ por cátions orgânicos de cadeias longas, o que torna a argila
organofílica além de proporcionar a expansão entre as galerias, facilitando assim a
incorporação das cadeias poliméricas. No surfactante é importante saber seu tamanho e
quantidade, pois quanto maior o tamanho e quantidade de modificador maior serão as
interações entre polímero-modificador e argila-modificador, porém, menor será a
interação polímero-argila (SILVA, 2008). A Figura 8 ilustra a estrutura da argila
montmorilonita antes e após a troca iônica.
Figura 8 – Modificação química da argila (Silva, 2008)
A modificação da argila pela troca iônica pode ser realizada com diferentes sais
quaternários de amônio, formando diferentes argilas (Tabela 1).
Tabela 1 – Argilas modificadas com diferentes sais quaternários de amônio
MMT
modificada
Modificador orgânico Estrutura química do modificador
MMT-Na+ Nenhum Nenhum
MMT-15A 2M2HT: amônio
quaternário de
dimetiltalowdehidrogenado
MMT-30B MT2EtOH: amônio
quaternário de metil talow,
bis-2-hidroxietil
A utilização das argilas MMT na obtenção de nanocompósitos deve-se a suas
propriedades. São argilas naturais, com elevada razão de aspecto (10-1000), grande
poder de inchamento e capacidade de troca iônica, plasticidade, boa resistência
mecânica e a solventes e elevada capacidade de delaminação, além de possuir
estabilidade térmica, propriedade necessária para os processos de polimerização e de
extrusão (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000; PAIVA et al., 2006; SANTOS, 2007).
A elevada área superficial e razão de aspecto da MMT (Figura 3) possibilitam
uma maior interação entre a nanocarga e a matriz polimérica proporcionando melhores
propriedades finais dos nanocompósitos (ALEXANDRE; DUBOIS, 2000).
Figura 9 – Razão de aspecto da MMT (Santos, 2007)
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais
Os materiais utilizados foram: poli(etileno-co-vinilacetato) (EVA); (EU-
2824/32) contendo 28% de vinil acetato (VAc), fornecido pela Polietilenos União S/A,
e as argilas montmorilonitasCloisite Na+, Cloisite 15A e Cloisite 30B fornecida pela
Southern Clay Products.
3.2 Obtenção dos nanocompósitos
Nanocompósitos de EVA foram obtidos pela incorporação de 5% (p/p) de argila.
Os materiais utilizados foram secos em estufa com circulação de ar em temperatura de
60 °C por 8 horas. Os nanocompósitos foram preparados pelo método de intercalação
no estado fundido em uma extrusora dupla-rosca co-rotante marca MH Equipamentos
Ltda., modelo MH-COR LAB, L/D 32, com diâmetro da rosca de 20 mm. Utilizou-se os
perfis de temperatura de 100°C, 120°C, 140°C, 160°C, 130°C, 160 °C, 160 °C e 160 °C,
velocidades de 250 rpm, 300 rpm e 350 rpm e o material foi alimentado na extrusora na
velocidade de 43,5 g min-1.A identificação das amostras foi realizada de acordo com o
tipo de argila e a velocidade de processamento utilizada, como ilustrado na Tabela 2.
Tabela 2 Identificação das amostras
Identificação Argila Velocidade (rpm)
EVA/Na+/250 Cloisite Na+ 250
EVA/Na+/300 Cloisite Na+ 300
EVA/Na+/350 Cloisite Na+ 350
EVA/15A/250 Cloisite 15A 250
EVA/15A/300 Cloisite 15A 300
EVA/15A/350 Cloisite 15A 350
EVA/30B/250 Cloisite 30B 250
EVA/30B/300 Cloisite 30B 300
EVA/30B/350 Cloisite 30B 350
3.3 Caracterização dos nanocompósitos
Os nanocompósitos obtidos foram caracterizados pelas análises de difração de
raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica
e resistência a tração.
O DRX das amostras foi realizado em um difratômetro SHIMADZU-XRD 6000,
utilizando o cobre como fonte (alvo) geradora deraios-X, o qual apresenta comprimento
de onda Kα1Cu = 1,54178 Ȧ�, filtro de níquel, tensão de 40 kV, corrente de 30 mA,
ângulo de difração Theta – 2 Theta (θ - 2θ), varredura entre 1° a 12° e tempo fixo de
varredura com passo de 0,05°/5s.
Para o MEV, as amostras foram realizadas em um equipamento SHIMADZU
SSX-550 Superscan.
A análise de TGA foi realizada em um equipamento SHIMADZU TGA-50 a
uma taxa de 10 °C min-1 e vazão de 50 mL min-1 de N2.
O teste de resistência a tração (ASTM D624) foi realizada em um equipamento
de ensaios universar (EMIC DL 3000) para medir a força necessária para fraturar a
amostra usando uma velocidade específica de separação de 500 mm min-1.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Difração de raios-X (DRX)
As Figuras 10, 11 e 12 apresentam os difratogramas dos nanocompósitos
EVA/MMT-Na+, EVA/MMT-15A e EVA/MMT-30B, respectivamente e a Tabela 2 os
valores do espaçamento basal dos nanocompósitos calculados com base na lei de Bragg
(nλ = 2dsenθ).
Os nanocompósitos apresentaram deslocamento do pico d001 para valores de 2θ
menores, indicando o aumento do espaçamento interlamelar. As amostras contendo
argila MMT-Na+ apresentaram deslocamento pouco acentuado do pico d001 de 2θ = 7,3°
para valores de até 6,75° para o EVA/Na/250, contudo, o baixo deslocamento não
sugere a formação de nanocompósitos intercalados ou esfoliados. Os nanocompósitos
contendo a argila MMT-15A apresentou deslocamento de 2θ = 2,7° para valores de até
2,15° para o EVA/15A/350 sugerindo a intercalação da argila na matriz polimérica.
Para o mesmo nanocompósito foi observado à presença de picos em torno de 2θ = 4,4° e
2θ = 6,6° que podem estar relacionados a formação de tactóides e a não intercalação de
parte da argila MMT-15A incorporada na matriz EVA. Os nanocompósitos contendo a
argila MMT-30B não apresentaram o pico d001, sugerindo uma estrutura esfoliada
resultado de uma maior compatibilidade da argila com a matriz polimérica. Não foi
observada nenhuma alteração significativa nos espaçamentos basais dos
nanocompósitos obtidos nas diferentes velocidades de processamento.
Figura 10 - Difração de raios-X das amostras EVA/MMT-Na+
Figura 11 - Difração de raios-X das amostras EVA/MMT-15A
Figura 12 - Difração de raios-X das amostras EVA/MMT-30B
Tabela 3 – Argilas modificadas com diferentes sais quaternários de amônio
Amostra 2θ (°) Distância d001 (Å)
MMT-Na+ 7,3 11,3
EVA/Na+/250 6,75 13,1
EVA/Na+/300 6,85 12,8
EVA/Na+/350 6,9 14,4
MMT/15A 2,7 32,7
EVA/15A/250 2,15 41,1
EVA/15A/300 2,2 40,1
EVA/15A/350 2,15 41,1
MMT-30B 4,8 18,4
EVA/30B/250 - -
EVA/30B/300 - -
EVA/30B/350 - -
4.2 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
A observação da fratura de nanocompósitos por MEV permite observar a
presença ou não de aglomerados de partículas de argila na matriz polimérica.
NasFiguras 13, 14 e 15 observa-se as imagens do MEV dos nanocompósitos
EVA/Na/250; EVA/30B/250 e EVA/15A/250, respectivamente.
As Figuras 13 e 15 mostram as imagens dos nanocompósitos EVA/Na/250 e
EVA/15A/250 nos quais é possível verificar a presença de aglomerados de argila na
matriz EVA. A formação de aglomerados ocorreu devido à baixa compatibilidade da
argila com o polímero que gera uma interação partícula-partícula (coesão) superior a
interação partícula-polímero. O nanocompósito EVA/30B/250 não apresentou a
formação de aglomerados, resultando em uma melhor dispersão da argila, confirmando
os resultados obtidos no DRX das mesmas amostras.
Figura 13 – Resultados do MEV donanocompósito EVA/Na/250
Figura 14 – Resultados do MEV do nanocompósito EVA/30B/250
5µm
5µm
Figura 15 – Resultados do MEV do nanocompósito EVA/15A/250
4.3 Análise termogravimétrica (TGA)
As análises de TGA e DTGA para as amostras contendo as argilas MMT-Na+,
MMT-30B e MMT-15A são apresentadas na Figura 16, 17 e 18, respectivamente.
Figura 16 – TGA e DTG dos nanocompósitos de EVA contendo MMT-Na+
5µm
Figura 17 – TGA e DTG dos nanocompósitos EVA contendo MMT-15A
Figura 18 – TGA e DTG dos nanocompósitos EVA contendo MMT-30B
Duas etapas de degradação são observadas na matriz EVA devido à presença de
monômeros na composição. A primeira perda de massa, em torno de 370 °C está
relacionada à degradação do acetato de vinila. A segunda degradação ocorreu em torno
de 470 °C e está relacionada à degradação do etileno. Para os nanocompósitos contendo
argila a observou-se uma redução na faixa de temperatura da primeira perda de massa.
Segundo Zhang et al. (2004) , a aceleração da degradação dos nanocompósitos contendo
argila pode estar relacionado a prévia decomposição do surfactante presente na argila,
cujos produtos da degradação podem estar acelerando a decomposição do ácido acético.
Além disso, os nanocompósitos contendo argila apresentaram massa residual superior
ao EVA puro, devido a argila apresentar caráter inorgânico.
4.4 Resistência à tração
Os resultados da resistência a tração quanto à deformação são apresentados nas
Figuras 19, 20 e 21.
Figura 19 – Deformação dos nanocompósitos de EVA contendo MMT-Na+
Figura 20 – Deformação dos nanocompósitos de EVA contendo MMT-15A
Figura 21 – Deformação dos nanocompósitos de EVA contendo MMT-30B
Observou-se uma diminuição na deformação dos nanocomopósitos contento
argila. Isso pode ter ocorrido devido à restrição do movimento das cadeias poliméricas
durante o ensaio de tração, visto que a presença de carga prejudica a orientação das
moléculas tornando o material mais rígido. Os nanocompósitos contendo a argila MMT-
30B apresentaram menor deformação do que os demais nanocompósitos, que pode ser
resultado da maior intercalação da argila na matriz proporcionando uma maior restrição
ao movimento das moléculas. O aumento na velocidade de processamento não
influenciou de forma significativa na deformação apresentada pelos nanocompósitos.
5 CONCLUSÃO
Nanocompósitos de EVA contendo diferentes argilas foram obtidos em
diferentes velocidades de processamento. Os resultados da difração de raios-X são
evidenciados pela alteração no ângulo do pico d001. A esfoliação e dispersão da argila
MMT-30B na matriz EVA nas diferentes velocidades de processamento foi observada.
A adição da argila MMT-15A resultou na formação de um nanocompósito com
estrutura intercalada e a adição da argila MMT-Na+ formou um microcompósito.
A análise de TGA não apresentou mudanças significativas nos eventos de perda
de massa, uma vez que os mesmos picos de degradação foram encontrados para os
compósitos quando comparados ao EVA virgem. Observou-se, nos nanocompósitos
contendo argila, uma redução na resistência à degradação térmica na primeira perda de
massa devido a prévia decomposição do surfactante presente na argila.
As incorporação de argila no EVA promoveu uma diminuição na resistência
mecânica do EVA. Essa diminuição foi mais acentuada quando incorporado argila
MMT-Na+ ao polímero devido a menor dispersão desta na matriz, já com a adição da
MMT-30B a diminuição da resistência mecânica foi menor. A diminuição da resistência
mecânica é devido a maior restrição do movimento molecular promovida pela MMT.
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