AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DE NANOCOMPÓSITOS DE POLIETILENO VERDE/ARGILA VERMICULITA PARA USO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

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 xiv 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 xvi 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.