Variation of anions in layered double hydroxides: Effects on dispersion and fire properties

Abstract

a b s t r a c tLayered double hydroxides (LDHs) are interesting materials for nanocomposite formation because one can vary the identity of the metals, the anions and the stoichiometry to see the effect of these on the ability of the nano-material to disperse in a polymer and to see what effect dispersion has on the properties of the polymer. In this study, the anions 2-ethylhexyl sulfate (SEHS), bis(2-ethylhexyl) phosphate (HDEHP) and dodecyl benzenesulfonate (SDBS) have been utilized as the charge balancing anions to synthesize organo-LDHs. Nanocomposites of poly(methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) with organo-LDHs were prepared both by melt blending and bulk polymerization. X-ray diffraction and transmission electron microscopy were used to characterize the morphology of the nanocomposites while the thermal stability and fire properties of nanocomposites were studied by thermogravimetric analysis and cone calorimetry; the mechanical properties are also investigated. In general, it is easier to disperse these organo-LDHs in PMMA than in PS, but the sulfate cannot be dispersed at the nanometer level in either material. The addition of these organo-LDHs does not affect the mechanical properties. The best fire properties are obtained with the sulfonate LDH, SDBS; the reduction in the peak heat release rate is almost 50% for both polymers.

Polymer nanocomposites using zinc aluminum and magnesium aluminum oleate layered double hydroxides: Effects of LDH divalent metals on dispersion, thermal, mechanical and fire performance in various polymers

“…The combustion behavior of PMMA/LDH composites showed better improvement in fire properties relative to what has usually been obtained for PMMA/layered silicate nanocomposites, and this behavior was found to correlate with the type of the charge balancing anion in the LDH precursor (e.g. carboxylate, phosphates, phosphonates) [18] and the anion chain lengths [19]. The trivalent metal has also been varied (Al and Fe) with Ca as the divalent metal.…”

Síntese e caracterização de Nanocompósitos Esfoliados de Poliestireno: Hidróxido Duplo Lamelar via polimerização in situ

“…Estas monolamelas com nanômetros criam uma grande área superficial de contato com a matriz, o que acarreta ligações mais fortes e em maior número, possibilitando que ocorra um completo sinergismo entre matriz e reforço [2,3] .…”

“…Os nanocompósitos podem ser definidos como materiais híbridos em que pelo menos um dos componentes tem dimensões nanométricas [1][2][3] . Nanocompósitos poliméricos apresentam recente desenvolvimento e têm como marco inicial a publicação de um trabalho na década de 80/90 pelo grupo de pesquisa da empresa Toyota, onde foi produzido um nanocompósito de nylon 6 e o argilomineral (montimorilonita).…”

“…Estes materiais apresentam como composição química [M , CO 3 , etc) e m representa o número de moléculas de água [5][6][7][8][9] . Os HDL's apresentam uma estrutura semelhante à da brucita (Mg(OH) 2 ), podem ser sintetizados por meio de rotas relativamente simples a um custo relativamente baixo, com controle de tamanho e uniformidade na distribuição de tamanho das partículas.…”

“…O novo nanocompósito produzido apresentou uma extraordinária melhora nas suas propriedades mecânicas, térmicas e físicas quando comparado ao polímero puro [4] . Entre os nanocompósitos poliméricos, muitos estudos mostram como a dispersão de compostos lamelares em uma matriz polimérica afeta as propriedades do material obtido, no entanto, na maioria dos trabalhos são utilizados argilominerais trocadores catiônicos naturais, como a montmorilonita [2,3] . Outros materiais lamelares naturais e sintéticos, como os hidróxidos duplos lamelares (HDL's), apesar de potencialmente interessante, têm sido pouco explorados.…”