ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudo e Determinação de Síntese de Dispersões Aquosas de Nanocompósitos de Poliuretanos
AUTORES: MIRANDA, G.S. (UERJ) ; COUTINHO, F.M.B. (UERJ) ; DELPECH, M.C.D. (UERJ) ; ESPÍRITO SANTO, W.L. (UERJ)
RESUMO: Nanocompósitos de poliuretanos têm representado uma alternativa de materiais poliméricos bastante versáteis devido à capacidade de síntese, utilizando-se grande variedade de monômeros, utilização de nanopartículas (argilas) e a possibilidade de utilização de água como meio dispersante, o que possibilita a obtenção de produtos menos agressivos ao meio ambiente. Nesse trabalho foram realizadas diferentes dispersões aquosas de poliuretanos com diferentes teores de monômeros, tipos/teores de argilas hidrofóbicas e hidrofílicas, e obtenção de filmes de características variadas como adesivivade e melhores propriedades mecânicas. Técnicas de ensaios mecânicos, microscopia óptica(MO) e microscopia eletrônica de varredura(MEV), mostraram a maior eficiência da adição de argilas hidrofílicas.
PALAVRAS CHAVES: poliuretanos, dispersões aquosas, nanocompósitos
INTRODUÇÃO: Devido às necessidades e exigências atuais quanto à questão ambiental, tem-se realizado muitos esforços a fim de desenvolver novos materiais menos agressivos ao meio ambiente, utilizando-se de matérias-primas menos nocivas ao meio. Nanocompósitos de poliuretanos dispersos em água podem ser vistos como uma alternativa de se obter novos materiais com grande variabilidade de propriedades e ao mesmo tempo sejam mais eficientes do ponto de vista ambiental. Os poliuretanos compreendem uma classe de polímeros bastante versátil devido a sua grande possibilidade de síntese, quanto à existência de vários tipos de possíveis monômeros utilizados na sua síntese.
Os nanocompósitos são materiais poliméricos que agregam em sua estrutura nanopartícuas de natureza inorgânica, cuja presença e natureza podem influenciar nas propriedades mecânicas e ópticas desses materiais. Dessas partículas, pode-se citar argilas montimorilonita.
Quanto à utilização dos PUs podemos citar: indústria moveleira, aeroespacial, de revestimento, automobilística, biomédica, aeroespacial, etc.
O objetivo desse trabalho é a síntese de poliuretanos variando-se parâmetros como tipo/teor de argila (hidrofóbicas e hidrofílicas), através de dispersão aquosa.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram feitas sínteses de poliuretanos sob condições controladas de temperatura e velocidade de agitação nas etapas subseqüentes:
Secagem do poli(glicol propilênico) (PPG) e do ácido 2,2-bis-(hidroximetil)propiônico (DMPA) por 30 min; adição do diisocianato de isoforona (IPDI) para a formação do pré polímero por cerca de 40 min; adição da trietilamina (TEA) sob agitação, por 30 min; adição da água e das argilas (nos nanocompósitos); após1h, adição da hidrazina.
Foram realizadas sínteses de poliuretanos com e sem argila para posterior avaliação da eficácia a adição de nanocompósitos. As argilas empregadas foram Volclay, Cloisite Na+, Geltone e Cloisite 30b.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A dispersão das camadas de argila nas camadas poliméricas leva à melhoria no módulo de elasticidade e resistência `q tração, o que pode ser atribuído à tenacidade das camadas de silicato que contribuem na formação de fases poliméricas imobilizadas ou parcialmente imobilizadas. Também é possível que a orientação das camadas de argila bem como a orientação molecular contribuam para os efeitos de reforço observados ( Paiva, Morales e Guimarães et al, 2006).
A tabela 1 mostra que a adição de argilas influenciou favoravelmente nas propriedades mecânicas dos filmes obtidos por vazamento em placas de teflon, evidenciando que os PUs promoveram uma maior tensão na ruptura para os polímeros sintetizados com adição de argilas hidrofílicas, em comparação com o PU puro e principalmente com os PUs onde foram adicionadas argilas hidrofóbicas.
A figura 1 mostra as diferentes dispersões, através do método da MO, das argilas Volclay Na+ (hidrofílica) e Cloisite 30b (hidrofóbica) na rede polimérica, onde podemos observar uma distribuição bastante homogênea para a argila hidrofílica em contrapartida à argila hidrofóbica onde podemos observar a formação de aglomerados.
A figura 2 mostra uma melhor separação entre camadas para a argila Cloisite Na+, em comparação com a Geltone a qual além de uma má esfoliação, também apresentou pontos de ruptura.
A adição de argilas hidrofílicas proporcionou um melhor desempenho em comparação com as argilas hidrofóbicas, fato esse observado através dos métodos de Microscopia Óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura.
CONCLUSÕES: O estudo mostrou que o método de síntese utilizado com a adição de argilas hidrofílicas foi eficaz, bem como a utilização de água como meio dispersante resultando em polímeros que apresentaram boas características para aplicação como revestimentos e adesividade a vários tipos de substratos.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à FAPERJ, ao CAPES, ao CNPQ e à UERJ.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Paul, D. R.; Robeson, L. M., Polym. 15 (2008) 3187.
Coutinho, F. M. B.; Delpech, M. C. & Alves, L. S., J. Appl. Polym. Sci. 80 (2001) 566.
Ray, S. S.; Okamoto, M. Progr.Polym. 28 (2003) 1539.
