Síntese e caracterização de nanocompósitos à base de poliuretano dispersos em água com argilas hidrofílica e organofílica
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Data de Publicação: | 2010 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15721 |
Resumo: | Nanostructured materials have been extensively studied, specially the systems formed by nanocomposites of polymers and clays. In this work, nanocomposites of polyurethane (NWPU's) were synthesized employing hydrophilic and hydrophobic (organophilic) montmorillonite clays (MMT). The monomers used in the synthesis were poly(propylene glycol) (PPG); hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB); dimethylolpropionic acid (DMPA), isophorone diisocyanate (IPDI) and hydrazine (HYD), as chain extender. The contents of HTPB and clay were varied. In the formulations, organophilic Cloisite 30B and hydrophilic Cloisite Na+ were added by varying from 1 to 5%. The organophilic Cloisite 15A was incorporated as 1% content only. The dispersions were characterized by means of solids content, particle size and viscosity. The cast films from dispersions were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XDR), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The thermal resistance and glass transition temperatures of the materials were determined by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. The degree of water absorption and the mechanical behavior of the films were evaluated. The formation of nanocomposites based on water was confirmed by the absence of the XRD peak, characteristic of the pure non-delaminated clays. The micrographs obtained by SEM confirmed a homogeneous dispersion of clay in the polyurethane matrix. The films based on nanocomposites (NWPU's) exhibited mechanical properties superior to those obtained from the dispersions in where no clay was added (WPU's). The adhesiveness of the coatings, obtained from the application of the dispersions in many different surfaces, was visually evaluated. The characterization results showed that the formation of water-based polyurethane nanocompósitos (NWPU s) was achieved successfully, by employing organophilics and hydrophilic clays |
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The monomers used in the synthesis were poly(propylene glycol) (PPG); hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB); dimethylolpropionic acid (DMPA), isophorone diisocyanate (IPDI) and hydrazine (HYD), as chain extender. The contents of HTPB and clay were varied. In the formulations, organophilic Cloisite 30B and hydrophilic Cloisite Na+ were added by varying from 1 to 5%. The organophilic Cloisite 15A was incorporated as 1% content only. The dispersions were characterized by means of solids content, particle size and viscosity. The cast films from dispersions were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XDR), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The thermal resistance and glass transition temperatures of the materials were determined by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. The degree of water absorption and the mechanical behavior of the films were evaluated. The formation of nanocomposites based on water was confirmed by the absence of the XRD peak, characteristic of the pure non-delaminated clays. The micrographs obtained by SEM confirmed a homogeneous dispersion of clay in the polyurethane matrix. The films based on nanocomposites (NWPU's) exhibited mechanical properties superior to those obtained from the dispersions in where no clay was added (WPU's). The adhesiveness of the coatings, obtained from the application of the dispersions in many different surfaces, was visually evaluated. The characterization results showed that the formation of water-based polyurethane nanocompósitos (NWPU s) was achieved successfully, by employing organophilics and hydrophilic claysA área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPU s) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPU s) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPU s). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicasSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T19:01:46Z No. of bitstreams: 1 dissertacao claudia pacheco garcia.pdf: 4234257 bytes, checksum: a8ea0801385f654facb2b4a1731cbf95 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T19:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao claudia pacheco garcia.pdf: 4234257 bytes, checksum: a8ea0801385f654facb2b4a1731cbf95 (MD5) Previous issue date: 2010-07-05application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaPolyurethaneaqueous dispersionsnanocompositesclaysmotmorillonitenon-polluting systemsPoliuretanosdispersões aquosasnanocompósitosargilasmontmorilonitaformulações não-poluentesCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICASíntese e caracterização de nanocompósitos à base de poliuretano dispersos em água com argilas hidrofílica e organofílicaSynthesis and characterization of nanocomposites based on polyurethanes dispersed in water with hydrophilic and organophilic claysinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALdissertacao claudia pacheco garcia.pdfapplication/pdf4234257http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/15721/1/dissertacao+claudia+pacheco+garcia.pdfa8ea0801385f654facb2b4a1731cbf95MD511/157212024-02-27 14:47:35.775oai:www.bdtd.uerj.br:1/15721Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:47:35Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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Nanostructured materials have been extensively studied, specially the systems formed by nanocomposites of polymers and clays. In this work, nanocomposites of polyurethane (NWPU's) were synthesized employing hydrophilic and hydrophobic (organophilic) montmorillonite clays (MMT). The monomers used in the synthesis were poly(propylene glycol) (PPG); hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB); dimethylolpropionic acid (DMPA), isophorone diisocyanate (IPDI) and hydrazine (HYD), as chain extender. The contents of HTPB and clay were varied. In the formulations, organophilic Cloisite 30B and hydrophilic Cloisite Na+ were added by varying from 1 to 5%. The organophilic Cloisite 15A was incorporated as 1% content only. The dispersions were characterized by means of solids content, particle size and viscosity. The cast films from dispersions were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XDR), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The thermal resistance and glass transition temperatures of the materials were determined by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. The degree of water absorption and the mechanical behavior of the films were evaluated. The formation of nanocomposites based on water was confirmed by the absence of the XRD peak, characteristic of the pure non-delaminated clays. The micrographs obtained by SEM confirmed a homogeneous dispersion of clay in the polyurethane matrix. The films based on nanocomposites (NWPU's) exhibited mechanical properties superior to those obtained from the dispersions in where no clay was added (WPU's). The adhesiveness of the coatings, obtained from the application of the dispersions in many different surfaces, was visually evaluated. The characterization results showed that the formation of water-based polyurethane nanocompósitos (NWPU s) was achieved successfully, by employing organophilics and hydrophilic clays |
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