Desenvolvimento e caracterização de nanocompósitos de poli (tereftalato de etileno) e seus copolímeros com organoargila

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: LIMA, Juliana Cisneiros
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
dARK ID: ark:/64986/0013000015dsg
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/44135
Resumo: O interesse na adição de nanopartículas em materiais poliméricos tem crescido, visto que podem melhorar propriedades mecânicas, elétricas e de barreira a gases. O poli (tereftalato de etileno) (PET) é um polímero muito usado em embalagens de alimentos e nanocompósitos de PET/argila têm sido amplamente estudados. Diversos copolímeros de PET são produzidos em larga escala, no entanto, a literatura demonstra que estes não são comumente investigados como matrizes para nanocompósitos com argila. O objetivo deste trabalho foi produzir nanocompósitos reforçados com argila (em teores de 2,5 e 7,5% m/m) com matriz de PET e de copolímeros de PET sintetizados com ácido isoftálico e neopentil glicol, e analisar o efeito dos comonômeros e da argila na reologia, na estabilidade térmica e no comportamento de cristalização destes materiais. A argila utilizada foi a montmorilonita comercial organicamente modificada Cloisite® 20A. Os nanocompósitos foram preparados por processamento no estado fundido em misturador interno de laboratório, utilizado também como reômetro de torque, e analisados por difração de raios X, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Os nanocompósitos apresentaram argila em morfologia intercalada. Alguns dos nanocompósitos apresentaram degradação incipiente durante o processamento, principalmente aquele contendo 7,5% de argila em matriz de poli (etileno tereftalato‐co‐etileno isoftalato). A estabilidade térmica e a temperatura de transição vítrea dos materiais diminuíram com o aumento do teor de argila. A presença da organoargila antecipou e acelerou os eventos de cristalização em sua maior parte, exceto para os materiais com neopentil glicol, que permaneceram amorfos. Os sistemas com matriz PET apresentaram cristalização apenas a partir do fundido, enquanto aqueles contendo copolímero de PET com ácido isoftálico apresentaram cristalização a partir do fundido e/ou a frio, dependendo da taxa de aquecimento/resfriamento. Para todos os materiais que exibiram cristalização, o modelo macrocinético de Pseudo-Avrami mostrou excelente ajuste aos dados experimentais da cinética de cristalização não isotérmica e os parâmetros de Avrami da cinética de cristalização isotérmica sugeriram cristalização por nucleação heterogênea e crescimento cristalino tridimensional.
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Diversos copolímeros de PET são produzidos em larga escala, no entanto, a literatura demonstra que estes não são comumente investigados como matrizes para nanocompósitos com argila. O objetivo deste trabalho foi produzir nanocompósitos reforçados com argila (em teores de 2,5 e 7,5% m/m) com matriz de PET e de copolímeros de PET sintetizados com ácido isoftálico e neopentil glicol, e analisar o efeito dos comonômeros e da argila na reologia, na estabilidade térmica e no comportamento de cristalização destes materiais. A argila utilizada foi a montmorilonita comercial organicamente modificada Cloisite® 20A. Os nanocompósitos foram preparados por processamento no estado fundido em misturador interno de laboratório, utilizado também como reômetro de torque, e analisados por difração de raios X, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Os nanocompósitos apresentaram argila em morfologia intercalada. Alguns dos nanocompósitos apresentaram degradação incipiente durante o processamento, principalmente aquele contendo 7,5% de argila em matriz de poli (etileno tereftalato‐co‐etileno isoftalato). A estabilidade térmica e a temperatura de transição vítrea dos materiais diminuíram com o aumento do teor de argila. A presença da organoargila antecipou e acelerou os eventos de cristalização em sua maior parte, exceto para os materiais com neopentil glicol, que permaneceram amorfos. Os sistemas com matriz PET apresentaram cristalização apenas a partir do fundido, enquanto aqueles contendo copolímero de PET com ácido isoftálico apresentaram cristalização a partir do fundido e/ou a frio, dependendo da taxa de aquecimento/resfriamento. Para todos os materiais que exibiram cristalização, o modelo macrocinético de Pseudo-Avrami mostrou excelente ajuste aos dados experimentais da cinética de cristalização não isotérmica e os parâmetros de Avrami da cinética de cristalização isotérmica sugeriram cristalização por nucleação heterogênea e crescimento cristalino tridimensional.FACEPEThe interest on the addition of nanoparticles into polymeric materials has increased, once they may improve mechanical, electrical and gas barrier properties. Polyethylene terephthalate (PET) is a polymer that is widely used for food packaging and PET/clay nanocomposites have been widely studied. Many PET copolymers have been produced in large scale, however, the literature shows that these are not commonly investigated as matrices for clay containing nanocomposites. The objective of this work was to produce clay-reinforced nanocomposites (with clay contents of 2,5 and 7,5 wt%) with PET and PET copolymers synthesized with isophthalic acid and neopentyl glycol as matrices, and analyze the effect of the comonomers and clay on rheology, thermal stability and crystallization behavior of the materials. The clay used was the organically modified commercial montmorillonite Cloisite® 20A. The nanocomposites were prepared by melt blending in a laboratory internal mixer, also used as a torque rheometer, and analyzed through X-ray diffraction, thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The nanocomposites exhibited clay intercalation. Some of the nanocomposites presented incipient degradation during processing, especially the one containing 7,5% clay in poly (ethylene terephthalate‐co‐ethylene isophthalate) matrix. The thermal stability and glass transition temperature of the materials decreased with an increase in clay content. The presence of the organoclay caused the anticipation and acceleration of most of the crystallization events, except for the materials with neopentyl glycol, which remained amorphous. The systems with PET matrix presented only melt crystallization, while those containing PET copolymer with isophthalic acid presented melt and/or cold crystallization, depending on the heating/cooling rate. For all the materials which exhibited crystallization, the Pseudo-Avrami macrokinetic model showed excellent fitting to the experimental data of non-isothermal crystallization kinetics and the Avrami parameters of the isothermal crystallization kinetics suggested heterogeneous nucleation and three-dimensional crystal growth.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia QuimicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia QuímicaNanocompósitosOrganoargilaPETCinética de cristalizaçãoDesenvolvimento e caracterização de nanocompósitos de poli (tereftalato de etileno) e seus copolímeros com organoargilainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Juliana Cisneiros Lima.pdfTESE Juliana Cisneiros Lima.pdfapplication/pdf3394077https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44135/1/TESE%20Juliana%20Cisneiros%20Lima.pdf1b2d61f4f0e14e0b32927cb06addd7b0MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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