Abstract:
RESUMO: O polietileno verde de alta densidade (PEVAD), compatibilizante polar e a argila vermiculita
organofilíca foram combinados para produzir nanocompósitos para potencial uso como
material de construção civil. Os nanocompósitos foram processados, por meio da técnica de
intercalação por fusão, em uma extrusora monorosca e moldados em uma termoprensa
hidráulica. Para este trabalho, foram analisados o comportamento térmico, mecânico e de
inflamabilidade, bem como os efeitos das condições climáticas da cidade de Teresina na
degradação abiótica do PEVAD e seus nanocompósitos. Além disso, os materiais foram
caracterizados por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
finalidade de averiguar suas morfologias. Os resultados encontrados mostraram que os
nanocompósitos na presença do compatibilizante polar apresentaram um aumento no módulo
de elasticidade em relação ao PE verde puro, porém os resultados não foram satisfatórios
quando se analisou a tensão de escoamento e o limite de resistência à tração. O teste de
inflamabilidade evidenciou o efeito catalítico da argila, uma vez que em todos os
nanocompósitos avaliados, a resistência à propagação de chama foi inferior em relação ao PE
verde puro. A análise termogravimétrica (TGA) demonstrou duas funções opostas da argila na
estabilidade dos sistemas, uma na tendência de formação do efeito barreira que melhorou
ligeiramente a estabilidade térmica dos nanocompósitos, e a outra pelo seu efeito catalítico na
degradação da matriz polimérica. A avaliação dos resultados de calorimetria diferencial
exploratória (DSC) do PEVAD e de seus nanocompósitos mostrou que a adição de argila na
matriz polimérica teve pouco efeito na temperatura de fusão dos sistemas, entretanto a mesma
atuou como agente nucleante, influenciando no aumento do grau de cristalinidade dos sistemas.
Os resultados de degradação abiótica nas amostras evidenciaram uma morfologia caracterizada
pela transição de um aspecto dúctil para uma aparência mais frágil da matriz polimérica, o
aparecimento de vazios, fraturas internas e a formação de esferulitos de polietileno, os quais
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são indícios de modificações físicas e químicas, causadas por degradações foto-oxidativas e
hidrolíticas no material. Em virtude disso, o desempenho mecânico de todos os sistemas foi
diretamente afetado.
ABSTRACT: Green polyethylene, polar compatibilizer and organovermiculite were combined to produce
nanocomposites for potential use as building material. The nanocomposites were processed by
melt intercalation technique in a single screw extruder and molded by compression. For this
work, the thermal, mechanical and flammability behavior were analyzed, as well as the effects
of climate conditions of Teresina in the abiotic degradation of green polyethylene and its
nanocomposites. In addition, the materials were characterized by optical microscopy (OM) and
scanning electron microscopy (SEM) with purpose to investigate their morphologies. The
results showed that the nanocomposites with compatibilizer had an increase in elasticity
modulus in relation to pure green PE, however the results were unsatisfactory when analyzing
the yield stress and tensile strength. This was caused, mainly, by poor dispersion of clay in
polymer matrix and insufficient adhesion between the two materials, seen from the microscopic
analysis. The flammability test showed the catalytic effect of the clay, since in all evaluated
nanocomposites the resistance to flame propagation was lower than the pure green PE.
Thermogravimetric analysis (TGA) showed two opposite functions of the clay in the systems
stability, the first one in the tendency to form the barrier effect that slightly improved the
thermal stability of the nanocomposites, and the other by its catalytic effect on the degradation
of the polymeric matrix. The evaluation of the results of differential scanning calorimetry
(DSC) of PEVAD and its nanocomposites showed that the addition of clay in the polymeric
matrix had little effect on the systems melting temperature, however one has acted as a
nucleating agent, influencing the increase in the degree of crystallinity systems. The results
demonstrated that the natural aging on the morphology of the materials was characterized by
the transition of the polymeric matrix from a ductile aspect to a fragile one, the occurrence of
voids, internal fractures, and formation of spherulites, which are evidence of chemical and
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physical changes, caused by photo-oxidative degradation and hydrolytic degradation on the
material. As a result, the mechanical performance of all systems was directly affected.