Compositos e nanocompositos de silicona/montmorillonita / Silicone/montmorillonite composites and nanocomposite

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Neste trabalho foram preparados compósitos de silicona reforçados com argila montmorillonita natural (MT) e orgânica (MT-O). Os compósitos foram obtidos por adição direta das argilas (MT ou MT-O) em goma de silicona de altíssima massa molar (~10 g/mol), que foi reticulada para formar borracha, ou por adição de “masterbatches” argila/fluido de silicona na matriz de silicona. Previamente à preparação dos “masterbatches” avaliou-se o efeito de 3 fluidos de silicona: poli(dimetilsiloxano) de terminais –Si(CH3)2OH, PDMS-OH, poli(dimetilsiloxano-co-3-óxido de etilenopropilmetilsiloxano), PDMS-POE e poli(dimetilsiloxano-co-metilaminoetilaminopropilsiloxano, PDMS-NH2), na modificação das argilas, selecionando-se aquele que promoveu um maior efeito na expansão das lamelas para a obtenção dos “masterbatches”. Para isto foram preparadas dispersões argila/fluido estudando-se as características morfológicas dessas dispersões por espalhamento de raios X em baixo e alto ângulo utilizando detector bidimensional (SAXS/WAXS-2D). As análises de SAXS/WAXS-2D mostraram que os fluidos PDMS-POE e PDMS-NH2 apresentaram forte tendência de expansão das lamelas das argilas, diferente do PDMS-OH. O fluido PDMS-POE se mostrou mais adequado para a preparação dos compósitos e foi então selecionado para a preparação dos “masterbatches”. Os compósitos preparados via “masterbatch” ou por adição direta da argila foram caracterizados por medidas de intumescimento em tolueno, difração de raios X, espalhamento de raios X em baixo e alto ângulo, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e ensaios mecânicos sob tração. Os compósitos preparados com os “masterbatches” apresentaram maior intumescimento em tolueno do que os preparados por adição direta das argilas, indicando que a presença do PDMS-POE aumenta a quantidade de solvente admitida no material. Os ensaios mecânicos mostraram que o compósito preparado com o “masterbatch” da argila orgânica, PDMS/MB2:5, carregado com apenas 5 phr da MT-O, apresentou praticamente a mesma resistência à tração do que o compósito de PDMS carregado com 30 phr da MT-O, obtido por adição direta da argila no polímero. Além disto, o PDMS/MB2:5 apresentou um aumento de 126% no alongamento na ruptura em relação ao PDMS/MT-O:30. O desempenho mecânico do PDMS/MB2:5 foi atribuído à dispersão nanométrica da argila na matriz de silicona. Por outro lado, no compósito preparado com o “masterbatch” da MT, PDMS/MB1:5, a argila não se dispersou adequadamente e as propriedades mecânicas obtidas (particularmente, resistência à tração e alongamento na ruptura) não foram satisfatórias. Essa diferença de comportamento foi atribuída aos diferentes arranjos do PDMS-POE entre as lamelas das argilas MT e MT-O. No “masterbatch” com a MT-O, a parte apolar do PDMS-POE deve se localizar, preferencialmente, no interior das lamelas da argila, resultando em uma dispersão mais eficiente da MT-O, devido à ação lubrificante do fluido do silicona entre as lamelas da argila. A inversão desse arranjo no “masterbatch” com a MT resulta em uma pobre dispersão da argila no PDMS/MB1:5.

ASSUNTO(S)

silicone silicona composito nanocompositos composites nanocomposites

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