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Type: TESE
Title: Nanocompositos polimericos com argila preparados a partir de dispersões aquosas : efeito dos contra-ions e auto-adesão
Title Alternative: Polymer clay nanocomposites prepared in aqueous medium : electrostatic interactions and self-adhesion
Author: Bragança, Fabio do Carmo
Advisor: Galembeck, Fernando, 1943-
Abstract: Resumo: Este trabalho mostra a influência das interações eletrostáticas nas propriedades físicas e morfológicas de nanocompósitos poliméricos com argila preparados a partir de dispersões aquosas, e as características estruturais de laminados nanoestruturados autoadesivos preparados com borracha natural e argila. A preparação dos nanocompósitos envolveu a utilização de argilas produzidas através da troca do sódio por potássio, lítio e cálcio e a mistura destas com um látex estireno-acrílico sintetizado em laboratório. O tipo e o grau de hidratação dos cátions influenciaram de maneira significativa as propriedades mecânicas dos nanocompósitos. Mapas elementares baseados em espectroscopia por perda de energia de elétrons mostraram que os contra-íons estão presentes nas regiões onde se sobrepõem polímero e argila. Este resultado forneceu subsídios para a proposição de um modelo, onde os contra-íons atuam como uma ponte iônica entre as lâminas de argila e a matriz polimérica, ambas contendo excesso de cargas negativas. O modelo de adesão eletrostática mediada por contra-íons foi aplicado com sucesso na preparação de nanocompósitos com polietileno de baixa densidade e argila em meio aquoso. Os nanocompósitos preparados apresentaram aumento de aproximadamente 40% no módulo elástico frente ao polímero puro, quando 4% em massa de argila foi incorporado à matriz. Para a preparação dos laminados auto-adesivos, filmes nanocompósitos com propriedades mecânicas diferentes, em função da quantidade de argila incorporada à matriz, mas altamente compatíveis por possuírem a mesma matriz polimérica, foram unidos sem a utilização de adesivos ou tratamentos superficiais para aumentar a compatibilidade entre eles. Microtomografias de raios X, ensaios mecânicos e microscopia eletrônica de varredura acoplada a um feixe iônico focalizado (SEM/FIB) permitiram verificar que, sob estresse mecânico e de intumescimento, os filmes rompem no interior permanecendo a interface entre eles fortemente conectada

Abstract: This Thesis demonstrates the influence of electrostatic interactions on the physical and morphological properties of polymer clay nanocomposites prepared in aqueous medium and the characteristics of self-adhesive natural rubber/clay laminate nanocomposites. Na-montmorillonite (Na-MMT) and its ion-exchanged derivatives (K-, Li-, Ca- MMT) were used to make nanocomposites by mixing with a low-Tg styrene-acrylic latex; these materials were used to verify the effects of counterions on nanocomposite morphology and mechanical properties. The monovalent cation clays form exfoliated/intercalated nanocomposites with more than 10-fold increase in modulus, as compared to the pristine polymer, and ~ 200 % increase in tensile strength. Li-MMT nanocomposites mechanical properties are strongly dependent on the extent of drying, as expected considering that these ions are strongly hydrated. Analytical electron micrographs show that the counterions are always accumulated in the domains containing clay and polymer, both carrying excess negative charges. The electrostatic interaction model was applied to making low density polyethylene and clay nanocomposites, in aqueous medium. The nanocomposite elastic modulus increases about 40% as compared to the pure polymer, thus verifying again the model. This result was attained adding 4% of Na-MMT to the polymer matrix. The assemblage of the self-adhesive laminates was made by joining natural rubber/clay nanocomposite films with different mechanical properties without using any adhesive or surface treatment. The joined nanocomposite films showed different properties due to their different clay contents but they show high compatibility since both use the same rubber matrix. X-ray microtomography, mechanical tests and electron microscopy with a focused ion beam showed that, under mechanical and swelling stress, the laminates undergo bulk fracture while keeping the interfaces strongly connected
Subject: Nanocompósitos (Materiais)
Interações eletrostaticas
Latex
Materiais laminados
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2008
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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