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Nanocompósitos de Poli (Cloreto de Vinila) (PVC)/argilas organofílicas – 2007

O interesse pelo desenvolvimento de nanocompósitos com matrizes poliméricas aumentou significativamente nos últimos anos, levando a uma grande quantidade de trabalhos publicados e de grupos de pesquisa e desenvolvimento interessados e trabalhando nesta importante área. Em geral, os materiais inorgânicos não apresentam uma boa interação com polímeros orgânicos, o que é desejável para obter um bom estado de dispersão no sistema e otimização de desempenho. Em função desta característica dos sistemas polímeros orgânicos/materiais inorgânicos como argila, tem-se buscado uma solução para este problema através de tratamentos prévios de superfícies das argilas com modificadores orgânicos. Os nanocompósitos poliméricos utilizando argila usualmente apresentam propriedades mecânicas e térmicas bastante atrativas e superiores aos compósitos convencionais, bem como valores reduzidos de permeabilidade, melhor resistência química a solventes e maior retardância a chama. Nas últimas décadas, nanocompósitos de policloreto de vinila (PVC) também têm sido preparados através de intercalação no estado fundido e apresentam resultados interessantes, mas ainda com possibilidades de melhoria em função do potencial do material e de estudos similares com outras matrizes termoplásticas. O PVC é um material muito mais versátil e devido à sua necessidade de formulação mediante a incorporação de aditivos, o PVC pode ter suas características alteradas dentro de um amplo espectro de propriedades em função da aplicação final e características finais desejadas. Entretanto, devido a suas desvantagens inerentes, tais como baixa resistência à fratura, baixa estabilidade térmica e produção de fumaça escura durante sua combustão, o PVC e seus compósitos estão sujeitos a algumas limitações em certas aplicações. Dessa forma, o desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos é uma alternativa promissora para tentar superar essas limitações e possibilitar o desenvolvimento de novos produtos com desempenho e propriedades diferenciados.


Palavras-chave: Nanocompósitos, poli(cloreto de vinila), PVC, argila organofílica, modificadores orgânicos.


Introdução:


Compósitos poliméricos reforçados com materiais inorgânicos especiais são de grande interesse devido a suas aplicações em indústrias automobilísticas, indústrias dos setores elétricos e eletrônicos. O emprego de compósitos reforçados com materiais inorgânicos não apenas pode oferecer uma alternativa para melhorar as propriedades físicas dos materiais, as propriedades mecânicas, resistência térmica e resistência a agentes químicos, mas também pode fornecer materiais de alto desempenho a um custo viável. Compósitos poliméricos convencionais geralmente envolvem uma alta quantidade de reforços inorgânicos (mais que 10% em massa) para alcançar as propriedades mecânicas desejadas. Contudo, o alto teor de reforço mecânico (normalmente entre 20 e 30% em massa) pode trazer desvantagens nas propriedades do compósito, tais como, aumento na densidade do produto e perda de tenacidade devido à possível incompatibilidade interfacial entre o polímero e o reforço inorgânico. Além disso, a processabilidade do material com o elevado teor de aditivo inorgânico torna-se mais difícil, levando a alto nível do torque do equipamento de mistura, maior dificuldade de dispersão do reforço inorgânico, e maior desgaste de equipamento.


O interesse e desenvolvimento da nanotecnologia nas últimas décadas levaram a um crescimento e grande interesse pela área de nanocompósitos devido às propriedades especiais apresentadas por estes materiais: não apenas por estes possibilitarem a obtenção das propriedades equivalentes à dos compósitos tradicionais, mas também por exibirem propriedades ópticas, elétricas e magnéticas únicas.

Os nanocompósitos de polímeros e silicatos têm se tornado uma área importante de pesquisa de compósitos poliméricos. Um dos mais promissores sistemas de compósitos são os compostos baseados em polímeros orgânicos e argilominerais inorgânicos consistindo de silicatos. Em geral, os materiais inorgânicos não apresentam uma boa interação com polímeros orgânicos, o que é desejável para obter um bom estado de dispersão no sistema e otimização de desempenho. Em função da característica dos sistemas polímeros orgânicos/materiais inorgânicos como argila, tem-se buscado uma solução para este problema através de tratamentos prévios de superfícies das argilas com modificadores orgânicos. Tratamentos prévios da superfície das argilas com sais quaternários de amônio, são comuns para sanar ou minimizar esta deficiência.


Uma das vantagens dos nanocompósitos poliméricos em relação aos compósitos convencionais é que os nanocompósitos podem apresentar propriedades mecânicas e térmicas similares ou superiores aos compósitos convencionais mesmo utilizando uma quantidade baixa de argila. O sucesso na obtenção de tal desempenho consiste na habilidade em esfoliar e dispersar, individualmente, as camadas de silicato, com alto fator de forma, dentro da matriz polimérica.


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Fonte: Revista Polímeros – Ciência e Tecnologia, vol. XVI, no 4.
Por: Michelle A. Souza, Luiz A. Pessan, DEMa, UFSCar e Antonio Rodolfo Jr., Braskem.


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