EVA Argila

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Avaliação da incorporação de argilas montmorilonitas nas propriedades do nanocompósito de poli (etileno-acetato de vinila) (EVA)/argila Julho de 2012

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Avaliação da incorporação de argilas montmorilonitas nas

propriedades do nanocompósito de poli (etileno-acetato de vinila)

(EVA)/argila

Julho de 2012

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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.

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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.

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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.

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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).

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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)

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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)

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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)

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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

Page 20: EVA Argila

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.

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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

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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.

Page 23: EVA 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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