Desenvolvimento e caracterização de compósitos de elastômero termoplástico de poliuretano (TPU) com argila
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2009-06-17
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Neste trabalho, compósitos de elastômero termoplástico de poliuretano (TPU) foram preparados com diferentes teores de argila (0, 1, 3 e 10% m/m). A argila Cloisite 30B (C30B) foi incorporada na matriz de TPU via processamento por fusão (extrusora de dupla rosca; compósitos TPU-E) e polimerização em massa (compósitos TPU-S). O método de síntese foi a polimerização em duas etapas do poliol poliéster (Mw = 2000 g mol-1) e do di-isocianato de 4,4’ difenil metano (MDI) com 1,4-butanodiol como extensor de cadeia. A dispersão da argila e seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos compósitos foram investigadas. A caracterização dos compósitos de TPU com argila foi realizada através da microscopia eletrônica de varredura, da microanálise de energia dispersiva e da difração de raios-X. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da resistência à tração e ao rasgamento. O TPU-E com 3% de argila apresentou os melhores resultados com aumento nos valores de tensão, alongamento e energia na ruptura (28%, 35% e 88%, respectivamente), quando comparado ao TPU-E (amostra sem argila). As análises de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, para os compósitos TPU-S e TPU-E, indicaram que a argila não afetou adversamente as temperaturas de transição vítrea, fusão e degradação da matriz polimérica.
Resumo
In this study thermoplastic polyurethane (TPU) composites were obtained with different nanoclay contents (0, 1, 3 for all cases and 10 wt% in some cases). The nanoclay Cloisite 30B (C30B) was dispersed in the TPU matrix by melt processing (twin-screw extruder; TPU-E composites) and during bulk polymerization (TPU-S composites). The synthesis method involved the two-step bulk polymerization of polyesterpolyol (Mw = 2.000 g mol-1) and diphenylmethanediisocyanate (MDI) with 1,4-butanediol as the chain extender. The dispersion state of the nanoclay particles and its effect on the mechanical properties of the composites was investigated. The characterization of TPU/nanoclay composites was carried out by means of scanning electron microscopy, energy dispersion microanalysis and X-ray diffraction. The mechanical characterization was performed through determination of the tensile and tear strengths. The TPU-E 3 wt% composite showed the best improvement with increases in stress, strain, and energy at break (28%, 35%, and 88%, respectively), compared to the TPU-E (sample without nanoclay). The differential scanning calorimetry and thermogravimetry analyses for the TPU-S and TPU-E composites indicated that the nanoclay did not affect the glass transition, melt, and degradation temperatures of the polymeric matrix.