Nanocompósitos de PEAD/PEBDL: avaliação da esfoliação da argila organofílica pela aplicação do modelo de Nielsen e das propriedades mecânicas, ópticas e permeabilidade

Abstract

Resumo: Uma blenda de polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade (PEAD/PEBDL) comumente utilizada em filmes de embalagem foi modificada com argila montmorilonita organofílica comercial para obter nanocompósitos com melhores propriedades de barreira. Amostras com 5 e 7,5% de argila (em massa) foram estudadas em diferentes condições de processamento. Filmes produzidos com os nanocompósitos foram avaliados quanto à dispersão da argila por difração de raio X e Microscopia Eletrônica de Transmissão. As propriedades de barreira dos filmes foram determinadas pelas medições de permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d'água. As propriedades mecânicas e ópticas também foram determinadas. Observou-se uma estrutura com a argila parcialmente esfoliada e intercalada. A permeabilidade ao oxigênio diminuiu significativamente enquanto a permeabilidade à água foi pouco influenciada. As propriedades mecânicas e a transparência dos filmes foram pouco alteradas. O modelo de Nielsen foi aplicado para os dados de permeabilidade relativa e demonstrou ser um ótimo recurso para a avaliação do grau de esfoliação da argila para as diferentes amostras, que foram confirmadas pelas análises realizadas em microscopia eletrônica de transmissão. Palavras-chave: Nanocompósitos, blendas poliméricas, propriedades de barreira, montmorilonita. PEAD/PEBDL Composites -Evaluation of the Exfoliation of Organophilic Clay Using the Nielsen Model and of the Mechanical, Optical and Permeability PropertiesAbstract: A typical high density polyethylene and linear low density polyethylene (HDPE/LLDPE) blend used in flexible packaging was modified with commercial organophylic montmorilonite clay to obtain nanocomposites with superior barrier properties. Samples with 5 and 7.5% of clay were prepared under different processing conditions. Films produced from the nanocomposites were evaluated in terms of oxygen and water vapor permeation and also by X-ray diffraction and Transmission Electron Microscopy. Tensile and optical properties were also evaluated. The clay showed to be intercalated and partially exfoliated. The oxygen permeation was mainly reduced and the vapor permeation was weakly modified. The mechanical properties and transparency did not change significantly. Nielsen's model was applied considering the relative permeability coefficient. This method was able to give an estimate of the exfoliation state of the samples, supported by the transmission electron microscopy.

Caracterização estrutural de nanocompósitos de blendas HDPE/LLDPE e OMMT obtidos por diferentes sequências de mistura

“…As propriedades finais dos produtos obtidos a partir de poliolefinas estão intimamente relacionadas à morfologia desses materiais desenvolvida durante o processamento. A grande versatilidade de uso e baixo custo das poliolefinas têm gerado grande interesse tecnológico e científico, principalmente na obtenção de blendas HDPE/LLDPE [1][2][3][4][5][6] . O processamento de HDPE com baixo índice de fluidez é dificultado devido a elevada viscosidade do fundido.…”

Avaliação comparativa entre os nanocompósitos de argila motmorilonita/LLDPE e com Hexaniobato de Potássio/LLDPE: Caracterização das propriedades mecânicas e de transporte

“…No caso da solubilidade (S) ela é afetada com a facilidade de condensação do gás no interior do polímero, a presença de volume livre [3] e a polaridade relativa do trio gás/matriz polimérica/carga. O processo de difusão (D), por sua vez, é afetado, também, pela presença de volume livre, pelo grau de cristalinidade da matriz polimérica, uma vez que a difusão ocorre exclusivamente na fase amorfa do polímero [4] . Além disso, a difusão também é afetada pela tortuosidade [5,6] na matriz polimérica, gerado nesse caso pela presença de cargas inorgânicas que, de acordo com a maneira que está distribuída e dispersa, aumenta o caminho livre médio para a difusão.…”

Influência das condições de mistura e dos teores de Acetato de Vinila e de argila nas propriedades de nanocompósitos de EVA/montmorilonita organofílica

“…O primeiro, mais intenso, relacionado ao plano d 001 da argila, com espaçamento basal de 3,22 nm (2θ=2,74°) (Tabela 1). Segundo Morales et al [11] a argila pura Nanomer 1.44P apresenta um espaçamento basal, referente ao plano d 001 , de 2,28 nm (2θ=3,88°). Os resultados indicaram que ocorreu intercalação da argila no masterbatch, o que refletiu no aumento do espaçamento basal comparado à argila pura.…”

“…O modelo de Nielsen tem sido aplicado para descrever de forma simples o nível de dispersão de nanoplaquetas em uma membrama através das medidas de permeabilidade relativa entre um sistema com nanoplaquetas uniformemente dispersas e um mesmo sistema puro [11] . O modelo assume que as nanoplaquetas agem como barreiras impermeáveis, criando um caminho tortuoso para a difusão das moléculas e correlaciona o coeficiente de permeabilidade (P) com a razão de aspecto (α) das nanoplaquetas segundo a Equação 1 [12,13] .…”