compÓsitos de temoplÁsticos tenacificados e … · a microscopia eletrônica de varredura dos...
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COMPÓSITOS DE TEMOPLÁSTICOS TENACIFICADOS E GRAFITE
Valdilaine R. Adriano (PIC-Jr), Ana Paula R. Camilo (PG), Rafael B. Trinca (PG), Rosalva S. Marques (PG), *Maria Isabel Felisberti (PQ)
Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas - SP, Brasil *[email protected]
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
AGRADECIMENTOS
Compósitos são definidos como uma classe de materiais multicomponentes que
apresentam múltiplas fases, dentre as quais pelo menos uma delas é contínua, sendo
essa a matriz[1]. Diversos trabalhos relatam que o grafite age como lubrificante em
matrizes poliméricas além de proporcionar melhores propriedades mecânicas,
elétricas e térmicas[2,3]. O objetivo deste trabalho foi a obtenção de compósitos de
grafite a partir da blenda PMMA/PEPI, que apresenta propriedades típicas de um
termoplástico tenacificado, visando conferir a esta as vantagens da carga de grafite.
O poli(metacrilato de metila), PMMA, é um polímero rígido, com alta resistência a
abrasão e excelentes propriedades ópticas. Também é o material plástico
transparente mais resistente à ação do intemperismo (sol, chuva, névoa salina,
poluição), pois resiste à radiação solar sem amarelar e sem apresentar fissuras
superficiais, porém, possui baixa resistência ao impacto. A sua baixa resistência ao
impacto pode ser compensada com a adição de elastômeros (polímeros que
apresentam propriedades "elásticas", que suportam grandes deformações antes da
ruptura). O poli(epicloridrina), PEPI, é um elastômero que exibe temperatura de
transição vítrea próxima a -23°C. Trata-se de um material resistente ao ozônio, a óleos,
ao calor, a intempéries, pouco permeável a gases e que apresenta elevada resistência
a chama devido a seus grupos cloro .
1 W.J. Work, K. Horie, M. Hess, R.F.T. Stepto. Pure Appl. Chem. 2007, 76, 1985. 2 Song, M.; Hammiche, A.; Pollock, H. M.; Hourston, D. J. e Reading, M. Polymer 1996, 37, 5661. 3 K. Hyunwoo, M.W. Polymer, 2009, 50, 3797
INTRODUÇÃO PARTE EXPERIMENTAL
A Figura 1 a) apresenta as curvas termogravimétricas em atmosfera
inerte para as blendas PMMA/PEPI. Não se observa alteração
significativa nos eventos de degradação térmica dos componentes da
blenda.
As curvas DSC apresentadas na Figura 1 mostram apenas uma
transição vítrea para as blendas PMMA/PEPI a temperaturas
dependentes da composição, indicando a miscibilidade das blendas.
Na Figura 3 são apresentadas as propriedades
mecânicas das blendas, podendo-se observar que o
aumento do teor de PEPI contribuiu para o
aumento da resistência ao impacto (Figura 3 a)) e
redução do Módulo de Young (Figura3 b)), tal como
esperado para um material tenacificado por
elastômero.
A Figura 4 apresenta as propriedades mecânicas
dos compósitos PMMA/30PEPI-Grafite. De acordo
com os resultados obtidos dos ensaios de tração
para os compósitos PMMA/30PEPI-Grafite, Figura
4(b), nota-se que a grafite atua como carga de
reforço, caracterizado pelo aumento do módulo em
relação à blenda PMMA/30PEPI sem grafite.
Compósitos contendo teores superiores a 5% de
grafite apresentam resistência ao impacto e modulo
de Young superiores ao PMMA.
As blendas de PMMA/PEPI são miscíveis e adição da grafite promove tanto tenacificação como o aumento significativo do módulo de Young sem afetar a miscibilidade das mesmas.
Figura 1. a)Curvas termogravimétricas e b)curvas DSC das blendas PMMA/PEPI e seus precursores PMMA e PEPI
-50 0 50 100 150 200
b)
Temperatura / ºC
En
do
PMMA
PMMA/10PEPI
PMMA/20PEPI
PMMA/30PEPI
PMMA/40PEPI
PEPI
0 100 200 300 400 500 600 700
0
20
40
60
80
100
a)
Ma
ss
a r
es
idu
al
(%)
Temperatura/ ºC
PEPI
PMMA/10PEPI
PMMA/20PEPI
PMMA/30PEPI
PMMA/40PEPI
PMMA
Caracterização
Propriedades Térmicas • Análise Termogravimétrica (TGA) • Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC)
Propriedades mecânica • Resistência à tração • Resistência ao impacto
Extrusão 240°C
80 rpm
Injeção 240°C / molde 40°C
Propriedades térmicas
-50 0 50 100 150 200
b)
En
do
Temperatura / ºC
PMMA/30PEPI
PMMA/30PEPI 3% GRAFITE
PMMA/30PEPI 5% GRAFITE
PMMA/30PEPI 8% GRAFITE
0 100 200 300 400 500 600
0
20
40
60
80
100
a)
Ma
ss
a r
es
idu
al
(%)
Temperatura/ °C
PMMA/30PEPI-3G
PMMA/30PEPI-5G
PMMA/30PEPI-8G
PMMA/30PEPI
Figura 2. a)Curvas termogravimétricas e b)curvas DSC dos compósitos PMMA/30PEPI-grafite
A Figura 2 a) apresenta as curvas termogravimétricas em atmosfera
inerte para os compósitos obtidos a partir da blenda PMMA/30PEPI, a
carga de grafite não interfere na degradação térmica da matriz .
As curvas DSC apresentadas na Figura 2 mostram o alargamento da
transição vítrea com o aumento do teor de grafite
Figura 3. Resistência ao Impacto (a) e Módulo de Young (b) para as blendas PMMA/PEPI.
PM
MA
PM
MA/10P
EPI
PM
MA/20P
EPI
PM
MA/30P
EPI
PM
MA/40P
EPI
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
b)
Mó
du
lo d
e Y
ou
ng
(G
Pa
)
PM
MA
PM
MA/10P
EPI
PM
MA/20P
EPI
PM
MA/30P
EPI
PM
MA/40P
EPI
30
35
40
45
50
55
60
a)
R
esis
tên
cia
ao
Im
pa
cto
(J/m
)
Nã
o a
pre
se
nta
fra
tura
Figura 4. Resistência ao Impacto (a) e Módulo de Young (b) para os compósitos PMMA/PEPI/Grafite
30
35
40
45
50
55
60
a)
R
esis
tên
cia
ao
Im
pa
cto
(J/m
)
PM
MA
PM
MA/30P
EPI
PM
MA/30P
EPI
3% G
rafite
PM
MA/30P
EPI
5% G
rafite
PM
MA/30P
EPI
8% G
rafite
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
b)
Mó
du
lo d
e Y
ou
ng
(G
Pa
)
PM
MA
PM
MA/30P
EPI
PM
MA/30P
EPI
3% G
rafite
PM
MA/30P
EPI
5% G
rafite
PM
MA/30P
EPI
8% G
rafite
Propriedades mecânicas
A microscopia eletrônica de varredura dos compósitos mostrou que o grafite encontra-se bem distribuído através da matriz PMMA/30PEPi na forma de placas paralelas ao fluxo de injeção Figura 5 b) - d).
Figura 5. a)Micrografia de blenda PMMA/10PEPI, b)Compósito PMMA/30PEPI3%Grafite c) Compósito PMMA/30PEPI5%Grafite e d)Compósito PMMA/30PEPI8%Grafite
Morfologia
a)
c)
b)
d)
PMMA
PEPI
GRAFITE
PMMA
BLENDAS
COMPÓSITOs
E0758