Nanocomposites prepared from acrylonitrile–butadiene rubber and organically modified montmorillonite with vinyl groups

Abstract

Nanocomposites were prepared from acrylonitrile–butadiene rubber (NBR), vinyl groups containing organically modified montmorillonite and additives, such as zinc oxide, stearic acid, and sulfur. The organically modified montmorillonites used in these nanocomposites were prepared by ion exchange reactions of N,N′-dimethylalkyl-(p-vinylbenzyl)-ammonium chlorides (DAVBAs, alkyl = octyl, dodecyl, and octadecyl) with sodium montmorillonite (Na+-MMT). NBR nanocomposites were obtained by controlling both the mixing and vulcanization conditions, by using a Brabender mixer and hot-press process. X-ray diffraction (XRD) analysis shows that, depending on the amount of montmorillonite that is added, both exfoliated and intercalated nanocomposite structures are formed. The NBR/DAVBA-MMT nanocomposites exhibit much higher mechanical properties (e.g., tensile strength, Young’s modulus, 300% modulus, and hardness) as well as gas barrier properties as compared to NBR Na+-MMT or NBR composites generated from modified montmorillonites without vinyl groups. Consistent with the results of XRD, transmission electron microscopy (TEM) reveals that the intercalation and exfoliation structures of the nanocomposites coexist and that the DAVBA-MMT layers are well dispersed in NBR.

Efeito Payne em nanocompósitos de NBR com montmorilonita organofílica

“…Estas técnicas permitem avaliar o grau de dispersão/distribuição da montmorilonita organofílica na matriz elastomérica, que estão diretamente ligados ao reforço proporcionado [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17]42] . No caso de XRD, o deslocamento dos picos difratados a ângulos 2θ menores significa aumento da distância interplanar (d 001 ) da argila, pela presença de moléculas de polímeros entre suas lamelas, fenômeno conhecido como intercalação.…”

“…Esta técnica é uma ferramenta poderosa e simples na avaliação de materiais contendo arranjos periódicos de elementos, como a estrutura dos silicatos em nanocompósitos intercalados, mas fornece pouca informação em estruturas de silicatos esfoliados, pois estes não possuem arranjo periódico [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15]42,43] . Neste trabalho as composições de NBR tipo goma pura e contendo 5, 10, 15 e 20 phr de MMTorg foram analisadas no Difratômetro de raios-X -tipo Miniflex Rigaku Corporation -Japão.…”

“…A microscopia eletrônica de transmissão é uma ferramenta importante para monitorar, por visualização direta, a presença de nanomateriais, sua dispersão e distribuição em uma matriz [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][14][15][16][17] . Esta técnica foi usada neste trabalho para a confirmação dos nanocompósitos obtidos pelo processamento adotado.…”

“…compósito em relação a sua dispersão e distribuição na matriz polimérica [3,[14][15][16][17][18][19][20][21] . A adição de carga em elastômeros modifica as propriedades físicas dos polímeros elastoméricos afetando significativamente as propriedades viscoelásticas dinâmicas dos artefatos de borracha [10,[14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24] .…”

“…A adição de carga em elastômeros modifica as propriedades físicas dos polímeros elastoméricos afetando significativamente as propriedades viscoelásticas dinâmicas dos artefatos de borracha [10,[14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24] . O comportamento viscoelástico dinâmico de elastômeros com carga em função da amplitude de deformação é conhecido como Efeito Payne, e está ilustrado na Figura 1 [25][26][27][28][29][30][31][32][33] .…”