Obtenção e caracterização de nanocompósitos de resina epoxídica utilizando montmorilonita e nanotubos de dióxido de titânio

Abstract

As resinas epoxídicas são polímeros termorrígidos, amplamente usados para aplicações adesivas e estruturais. Resinas epoxídicas líquidas com cadeias lineares são convertidas durante a reação de reticulação em um sistema de ligações cruzadas, tornando o material termorrígido. Tais reações químicas causam uma mudança no estado físico da resina, partindo de um líquido viscoso passando por um gel e chegando a um material vitrificado. As resinas epoxídicas são de fácil processamento antes da reticulação completa, e apresentam excelentes propriedades após a reticulação, tais como alta tensão de ruptura e módulo de Young, elevadas resistência térmica, química e estabilidade dimensional. A incorporação de nanoestruturas em polímeros termoplásticos ou termorrígidos visa aumentar sua resistência a oxidação e térmica, propriedades mecânicas e reduzir sua flamabilidade, formando assim um nanocompósito. Neste trabalho, a argila montmorilonita Cloisite® 30B (3% e 5% em peso) e nanotubos de dióxido de titânio (2% em peso) foram incorporados em um sistema epoxídico comercial, com o objetivo de otimizar suas propriedades térmicas e mecânicas em relação à resina pura. Os valores de entalpia de reação de reticulação, obtidos por MDSC, apresentaram uma diminuição com a adição das nanocargas em todos os sistemas estudados, sugerindo que a adição de nanocargas dificulta a reticulação do sistema epoxídico. As análises termogravimétricas de todos os sistemas mostraram que a decomposição térmica ocorreu em um único estágio. Além disso, observou-se um aumento na estabilidade térmica dos nanocompósitos com MMT preparados sob diferentes tempos de agitação mecânica, porém nos sistemas empregando diferentes tempos de agitação com o banho ultra-sônico não foi observada uma alteração significativa. Maiores velocidades de agitação utilizadas na dispersão da MMT ou dos nanotubos de Titania na resina epoxídica aumentaram a estabilidade térmica da matriz. Os valores de Tg dos nanocompósitos com MMT preparados com maiores tempos de agitação mecânica sob banho ultra-sônico mostraram ser ligeiramente maiores que o encontrado para o sistema epóxi puro, porém nos nanocompósitos preparados sem banho ultra-sônico houve uma diminuição da Tg com a adição da MMT. Entretanto, os nanocompósitos de MMT ou de nanotubos de TiO2, preparados com diferentes velocidades de agitação e sob banho ultra-sônico, demonstraram uma diminuição em suas Tg. Finalmente, todos os nanocompósitos obtidos apresentaram uma diminuição em suas propriedades dinâmico-mecânicas, fato este que pode estar relacionado à menor densidade de ligações cruzadas.