Filossilicatos sintéticos como cargas minerais para obtenção de nanocompósitos base poliuretano

Abstract

A pesquisa em torno de nanocompósitos poliméricos visa a obtenção de novos materiais com propriedades distintas dos já existentes. Neste contexto, este campo de pesquisa está em constante crescimento. Filossilicatos lamelares do tipo talcos, vêm sendo aplicados como reforço para preparação de nanocompósitos poliméricos, resultando em melhorias significativas nestas matrizes. Os poliuretanos (PUs) são polímeros utilizados como matriz para a preparação de nanocompósitos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver nanocompósitos preparados com PU, base solvente e base aquosa (DPU), pelo método de mistura física, utilizando como reforço novos talcos-Ni sintéticos com proporção de Ni diferentes (TS25Ni, TS50Ni, TS75Ni e TS100Ni), na forma de pó e em gel. Também foram obtidos dois novos talcos sintéticos a base de Mg com corante natural proveniente do vinho tinto adsorvido nestes nanotalcos-Mg.Os talcos foram incorporados em diferentes quantidades em relação a massa de PU base solvente (3%) e base aquosa (1% a 10%). Nas amostras produzidas com PU base solvente, o talco-Ni (em pó) foi bem incorporado na matriz de forma intercalada. Esses nanocompósitos apresentaram baixa estabilidade térmica quando comparados a matriz pura e bons resultados de tensão e deformação devido a interação talco/PU via ligações de hidrogênio. Os nanocompósitos produzidos com talco-Ni (em gel) foram sintetizados utilizando TS25Ni, TS50Ni, TS75Ni e TS100Ni como carga. A dispersão da carga ocorreu de forma intercalada e esfoliada com melhor estabilidade térmica e mecânica para TS25Ni e TS50Ni, mostrando que a quantidade de Ni influencia as propriedades térmicas e mecânicas dos nanocompósitos produzidos. A adição de talco/corante na matriz polimérica mostrou que com 10% de talco a resistência térmica é melhorada. Esses materiais complementam o mercado de polímeros funcionalizados.

The research on polymeric nanocomposites aims to obtain new materials with different properties when compared to the already existing. In this context, this research field are constantly growing. Lamellar phyllosilicates like talcs have been applied as reinforcement for polymeric nanocomposites preparation and achieved significant improvements in these matrices. Polyurethanes are polymers used as matrix for nanocomposites preparation. This work presents the comparation of nanocomposites prepared with solvent based polyurethane and aqueous based polyurethane by the physical mixing method, using as filler new synthetic Ni-talcs with different Ni ratios (ST25Ni, ST50Ni, ST75Ni and ST100Ni) as powder and in gel form. Experiments have also been made with magnesium-based synthetic talc with wine natural dyes adsorbed on these Mg nanotalcs. The talcs were incorporated in relation to the weight of the solvent based polyurethane (3 wt.%) and aqueous based polyurethane (WPU) (1 wt.% to 10 wt.%). In samples produced with solvent based polyurethane Ni-talc (powder) was well incorporated into the polymeric matrix in an intercalated form.These nanocomposites presented low thermal stability when compared to the pure matrix and good results in tension and deformation tests due to the talc/PU interaction by hydrogen bonds. Nanocomposites produced with Ni-talc (gel) were synthesized with ST25Ni, ST50Ni, ST75Ni and ST100Ni as filler. Filler dispersion occurred in an intercalated and exfoliated way with better thermal and mechanical stability for ST25Ni and ST50Ni. Results evidenced that the Ni amount in the filler has an influence in thermal and mechanic properties of the produced nanocomposites. The addition of talc/dye to the polymeric matrix showed that at 10% talc the thermal resistance is improved. These new materials that complement the functionalized polymers market.