PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Abstract
Nanocomposites with thermofixed polymeric matrix and nanostructured
inorganic filler have been presenting greater industrial demand in recent years. Recent
research in this area seeks to incorporate filler at low percentages of mass (less than
5%) in order to maximize the properties of the nanocomposite without prejudice factors
such as toughness. In this work, polymer-clay nanocomposites were produced from
epoxy resin and montmorillonite clay. A content of 3 %wt of clay was incorporated into
the resin through dispersion in acetone, mechanical agitation and application of
vacuum. The nanocomposites obtained were deposited in the form of films, on
stainless steel plates. The commercial clay was treated using ethylene glycol to
remove interlamellar compounds and allow exfoliation of the structure. The material
was functionalized with three different coupling agents, denominated silanes, (3-
Aminopropyl) triethoxysilane (APTES), Triethoxyvinylsilane, (TEVS) and 3-
(Trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MEMO). The modified minerals were evaluated
using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and
specific surface area analysis using the BET method. The analyzes suggest that the
materials obtained showed exfoliated structure before incorporation in the resin, with
the silane agents incorporated in the interlayer space of the clay, which was observed
through the significant modification in the basal spacing of its structure and modification
of specific surface area. The analyzes of atomic force microscopy (AFM) and contact
angle performed on the obtained nanocomposites indicated that the presence of
coupling agents superficially modified the nanocomposites, varying their roughness
and obtaining an increase of approximately 45% in the contact angle for the
nanocomposite containing TEVS. Materials modified with MEMO showed slight
changes in the contact angle. For the nanocomposite containing APTES, the analyzes
indicated a tendency to increase hydrophilicity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqNanocompósitos de matriz polimérica termofixa e carga inorgânica
nanoestruturada vêm apresentando maior demanda industrial nos últimos anos. As
pesquisas recentes nesta área buscam incorporação de carga a baixas porcentagens
de massa (inferiores a 5%) visando maximizar propriedades do nanocompósito sem
prejudicar fatores como tenacidade. Neste trabalho, nanocompósitos polímero-argila
foram produzidos a partir de resina epóxi e uma argila montmorilonítica. Um teor de
3% em massa de argila foi incorporado na resina através de dispersão em acetona,
agitação mecânica e aplicação de vácuo. Os nanocompósitos obtidos foram
depositados na forma de filmes, em placas de aço inox. A argila comercial Cloisite 10A
foi tratada utilizando-se etilenoglicol para remoção de compostos interlamelares e
esfoliação da estrutura. O material foi funcionalizado com três diferentes agentes de
acoplamento, denominados silanos, (3- Aminopropil)triethoxisilano (APTES),
Trietoxivinilsilano (TEVS) e 3- (Trimetoxisilil) propil metacrilato (MEMO). Os minerais
modificados foram avaliados por intermédio de difração de raios-X (DRX),
espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise de área
superficial específica pelo método BET. As análises sugerem que os materiais obtidos
apresentaram estrutura esfoliada antes da incorporação na resina, com os agentes
silanos incorporados no espaço interlamelar do argilomineral, o que foi observado por
meio da significativa modificação no espaçamento basal de sua estrutura e alteração
de área superficial específica. As análises de microscopia de força atômica (AFM) e
ângulo de contato realizadas nos nanocompósitos obtidos indicaram que a presença
dos agentes de acoplamento ocasionou mudanças superficiais nos nanocompósitos,
variando sua rugosidade e obtendo-se um aumento de aproximadamente 45% no
ângulo de contato para o nanocompósito contendo TEVS. Os materiais modificados
com MEMO apresentaram alterações no ângulo de contato. Para o nanocompósito
contendo APTES, as análises indicaram uma tendência ao aumento de hidrofilicidade
