Este trabalho tem por objetivo a preparação, caracterização e avaliação da permeabilidade ao vapor de água de filmes nanocompósitos poliméricos. Um polietileno linear de baixa densidade linear (PEBDL) foi utilizado como matriz e uma argila bentonita Paraibana na sua forma natural, purificada e organofilizada foi adicionada à matriz em concentrações de 1 a 2% em massa. As argilas e os nanocompósitos foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e por difração de raios x (DRX). A permeação ao vapor de água dos filmes foi determinada em função do teor e modificação da carga mineral. Os resultados mostram que a purificação (remoção de matéria orgânica) e que a organofilização da carga foram eficientes e que nanocompósitos com morfologia intercalada foram obtidos em todos os casos. A presença de carga aumentou significativamente a permeabilidade dos filmes ao vapor de água, mas os efeitos da purificação e/ou organofilização da argila, bem como do teor de carga, nesta propriedade, foram discretos.

This work is concerned with the preparation, characterization and measurement of water vapor permeability of LLDPE/bentonite nanocomposite films, containing 1% and 2% of natural, purified, and organophilized clay. FTIR and XRD techniques were used to characterize the clay and the composites. The results pointed to an effective clay purification procedure (removal of organic matter). Mostly intercalated nanocomposites were obtained in all cases. The addition of clay significantly increased the permeability of the films to water vapor. However, purification and/or organophilization of the clay, as well as loading level, were found to have little effect on the permeability.

Neste trabalho foram preparados filmes de nanocompósitos de polipropileno (PP) contendo 1% em massa de bentonita modificada organicamente com tecnologia nacional (APO). Polipropileno enxertado com anidrido maleico (PP-g-AM) e copolímero de etileno e álcool vinílico (EVOH) foram utilizados como agentes compatibilizantes. Os nanocompósitos foram preparados através da intercalação no estado fundido em extrusora de filme plano. A influência do tipo e do teor de compatibilizante e do tipo de polipropileno, na morfologia, propriedades mecânicas e de barreira ao vapor d'água dos referidos filmes foi investigada. Os dados de difração de raio X evidenciam que apesar da morfologia dos nanocompósitos ter sido afetada pelo tipo de compatibilizante, esta praticamente não variou com o teor de compatibilizante utilizado. As morfologias e as propriedades de barreira ao vapor d'água dos nanocompósitos preparados com os polipropilenos PP H401 e PP H07D-00 são semelhantes. Entretanto, aqueles preparados com PP H07D-00 apresentaram melhores propriedades mecânicas, excetuando a resistência da termossoldagem à tração, do que os preparados com a matriz polimérica PP H401, e a transparência dos nanocompósitos preparados com PP H07D-00 foi idêntica à da matriz polimérica sem argila. Os resultados indicam que os filmes de nanocompósitos PP H07D-00 compatibilizados com 15% de PP-g-AM e contendo 1% de argila organofílica APO podem ser promissores para aplicação em embalagens.

This work deals with polypropylene (PP) nanocomposite films containing 1 wt. (%) bentonite clay organically modified with national technology (APO). Maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MA) and ethylene vinyl alcohol (EVOH) were used as compatibilizing agents. Nanocomposites were prepared by melt intercalation in a flat film extruder. An investigation was made of the influence from the type and content of compatibilizer and type of polypropylene on the morphology, mechanical properties and barrier properties to water vapor of these films. X-ray diffraction data show that while the nanocomposite morphology was affected by the type of compatibilizer, it was relatively insensitive to its content. The morphologies and barrier properties to water vapor of the nanocomposites prepared with the two polypropylenes (PP H401 and PP H07D-00) were similar. However, except for the heat sealing properties, those prepared with PP H07D-00 showed better mechanical properties. The transparency of P715AMAPO nanocomposite was similar to that of the P715AM matrix. The results indicated that PP H07D-00 nanocomposite films compatibilized with 15% PP-g-AM and containing 1% APO organoclay may be promising for packaging applications.

Argilas bentoníticas natural e purificada (AN e AP) e montmorilonita (MMT), modificadas organicamente com os sais alquil amônio (A), alquil fosfônio (F) e com uma mistura de ambos (A e F), foram incorporadas, em teor de 1% em massa, ao PET pelo processo de fusão. Os híbridos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Nanocompósitos com morfologia intercalada ordenada e intercalada desordenada/esfoliada foram obtidos quando manufaturados com as argilas organofilizadas com sal amônio e com a mistura dos sais amônio e fosfônio. A incorporação das argilas organofilizadas com o sal fosfônio ao PET não resultou na formação de nanocompósitos. As argilas organofílicas ANOA, APOF e MMTOF, quando misturadas ao PET, provocaram aumento da sua estabilidade térmica, além de atuarem como agentes nucleantes heterogêneos para o referido polímero, aumentando sua temperatura de cristalização. Este resultado é significativo do ponto de vista industrial, pois a baixa velocidade de cristalização do PET dificulta seu uso na preparação de artefatos injetados. Além disso, como as argilas bentoníticas fornecidas por empresa local apresentaram comportamento semelhante ao da montmorilonita importada, o uso dessa matéria-prima de menor custo, modificada com tecnologia nacional, pode ser uma alternativa atraente para aplicações do PET moldado por injeção onde o custo é um fator primordial.

Montmorillonite (MMT), natural (AN) and purified (AP) bentonite clays modified with alkyl ammonium (A), alkyl phosphonium (F) and a mixture of both (A and F) salts were incorporated (1% w/w) into PET by melt blending. The hybrids thus obtained were characterized by XRD, TG, DSC and TEM. Nanocomposites having intercalated ordered structures and intercalated disordered/exfoliated structures were obtained with the clays modified with the ammonium and the mixture of ammonium and phosphonium salts, respectively. A nanocomposite was not obtained with the addition of 1% w/w of an alkyl phosphonium modified clay into PET. The organoclays ANOA, APOF and MMTOF, when added to PET not only led to an increase in its thermal stability but also acted as heterogeneous nucleating agents, increasing its crystallization temperature. This result is industrially significant as the low crystallization rate of PET makes its use difficult in preparing injected goods. Besides, as the behaviour of the bentonite clays supplied by a local industry was similar to that of the imported montmorillonite, the use of this raw material of lower cost, modified with national technology, can be an attractive technology for injection molded PET applications, where cost is of utmost importance.

Estudos de compósitos reforçados com fibras naturais mostram que as dificuldades associadas ao uso de fibras vegetais como reforço em compósito de polímeros são freqüentemente relacionadas à absorção de umidade. A presença de umidade leva à impregnação e adesão interfacial fibra-matriz imperfeitas, que geram tensões internas, porosidade e falha prematura do sistema. Este problema pode ser reduzido usando fibra híbrida tramada ou tecidos tricotados. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar numérica e experimentalmente a sorção de água em compósitos de juta e juta/vidro. Os compósitos de poliéster insaturados moldados por compressão e reforçados com tecido de juta e tecido híbrido de juta-vidro têm composições em peso de: a) 26% de juta/74% poliéster insaturado; e b) 26% juta/32% vidro/42% poliéster insaturado, e dimensões de 20,00 × 20,00 × 2,30 mm³ e 20,00 × 20,00 × 2,82 mm³, respectivamente. Um modelo matemático tridimensional de difusão transiente foi desenvolvido para predizer a transferência de massa durante a absorção de água. A formulação matemática foi resolvida numericamente usando o método de volumes finitos e um esquema de interpolação totalmente implícito. Os resultados da distribuição do teor de umidade dentro destes compósitos e cinética de absorção de água são mostrados e analisados. O conhecimento da distribuição de umidade permite verificar áreas mais favoráveis a problemas de delaminação devido à fraqueza da interface fibra-matriz e, por conseguinte redução nas propriedades mecânicas.

Studies on composites reinforced with natural fibers show that the difficulties associated to the use of the vegetable fibers as reinforcement in polymer composites are frequently related to moisture absorption. The presence of moisture leads to imperfect impregnation and weak fiber-matrix interfacial adhesion, leading to the appearance of internal tensions, porosity, and premature failure of the system. This problem can be reduced by employing hybrid fiber weaved or knitted fabrics. This work is aimed at studying water sorption in composites of jute and jute/glass. The compression molded unsaturated polyester composites reinforced with jute fabric and a hybrid jute-glass fabric had the following weight compositions: a) 26% jute/74% unsaturated polyester; and b) 26% jute/32% glass roving/42% unsaturated polyester and dimensions of 20.00 × 20.00 × 2.30 mm³ and 20.00 × 20.00 × 2.82 mm³, respectively. A three-dimensional transient diffusion mathematical model was developed to predict mass transfer during water absorption. The mathematical formulation was numerically solved using a finite-volume method and an implicit interpolation scheme. The results of moisture content distribution inside these composites and water absorption kinetics are shown and analyzed. The knowledge of this moisture distribution allows verifying more favorable areas for delamination due to the weakness of the fiber-matrix interface and consequently reduction in the mechanical properties.

Baixos custos operacionais, operação relativamente simples, scale-up e manutenção são as principais razões para uso de membrana no processo de separação numa variedade ampla de aplicações, incluindo purificação de efluentes aquosos. Neste trabalho, a influência dos parâmetros de processo na preparação de membranas de PEUAPM simétricas e assimétricas foi investigada. Membranas de PEUAPM tubulares simétricas foram preparadas com pó passante em peneiras de malha # 80 e # 100. As condições de processamento foram: a) temperatura (200 e 220 °C); b) pressões de compactação (0, 4 e 6 kgf/cm²); e c) tempo de sinterização (90 minutos). Membranas assimétricas foram obtidas por deposição de um filme de PEAD sobre a superfície interna das membranas simétricas selecionadas. As Membranas foram caracterizadas por MEV, porosimetria de mercúrio e medidas de fluxo. Nossos dados indicam que, para membranas simétricas, a porosidade e fluxo permeado diminuíram com o aumento da temperatura e pressões de compactação. Redução mais acentuada nestas variáveis foi observada com membranas assimétricas.

Low operational costs, relatively simple operation, scale-up and maintenance are the main reason for using membrane separation processes in a wide range of applications. The purpose of this work was to prepare, characterize and investigate the influence of processing parameters (T, P) and of an internal surface modification on the performance of UHMWPE membranes. Sinterization was the technique used for membrane preparation. Tubular sintered UHMWPE membranes were prepared with powders sieved through #80 and #100 mesh. Processing conditions were: a) temperature (200 and 220 °C); b) compacting pressures (0, 4 and 6 kgf/cm²); and c) sintering time (90 minutes). Surface modified membranes were obtained by internally impregnating selected UHMWPE membranes with a HDPE dilute solution. Membranes were characterized by SEM, mercury porosimetry water flux. Our data indicate that, porosity and permeate flux decreased with increasing temperature and compacting pressures as well as with membrane internal surface impregnation.

Neste trabalho as propriedades mecânicas de um compósito, formado a partir de uma matriz de poliuretano derivado do óleo de mamona e reforçada por um tecido tramado de juta, foram avaliadas. O efeito da adição de pequenos teores de bentonita cálcica e sódica sobre as propriedades mecânicas da matriz de poliuretano e de compósitos poliuretano/juta também foi investigado. Os resultados indicam que a incorporação de fibra de juta à matriz poliuretana promoveu melhora significativa nas propriedades sob tração dos compósitos. A adição de pequenos teores de argila à matriz alterou o desempenho mecânico dos compósitos, porém os resultados não foram os esperados. O compósito híbrido poliuretano/argila/fibra de juta, contudo, apresentou propriedades mecânicas superiores às dos compósitos reforçados unicamente com tecido de juta, o que indica uma atuação sinérgica dos reforços híbridos argila/juta.

In this work the mechanical properties of polyurethane/jute fiber composites were evaluated as a function of fiber content and mineral filler addition. A polyurethane (PU) derived from castor oil was used as the matrix and hessian cloth as reinforcement. The effect of the incorporation of small amounts of local clay (bentonite), in its calcium and sodium forms, on the mechanical properties of polyurethane/jute composites was also investigated. The results indicate that the tensile properties of the composites substantially increased with jute fiber addition and that although the mechanical properties of the matrix were affected by the addition of nanoparticulate clay, the improvement was not as expected. This was attributed to poor mixing and dispersion of the filler, which was confirmed by SEM. A synergistic effect was observed for the hybrid clay/jute fiber composites, with considerable improvement in the mechanical performance of the hybrid composites.

O desempenho e o custo de compósitos podem ser alterados por hibridização e, neste sentido, é relativamente comum o uso combinado de fibras e reforços minerais no desenvolvimento destes materiais. No presente trabalho o desempenho mecânico de compósitos poliéster insaturado/ tecidos híbridos sisal-vidro foram investigados em função do teor de fibra e direção do teste. Foram confeccionados três tecidos híbridos (com 30, 40 e 50% em peso de vidro) com fios de sisal no urdume e fibras de vidro na trama. Os compósitos foram moldados por compressão à temperatura ambiente com os tecidos alinhados. Os resultados indicam que houve um aumento nas propriedades mecânicas de tração de todos os compósitos com o aumento do teor de fibras. Para os compósitos reforçados por tecidos com baixo teor de fibra de vidro, as propriedades tenderam a ser mais elevadas quando os testes foram conduzidos na direção do sisal, enquanto que para os tecidos com elevado teor de vidro, o oposto foi observado. Estes comportamentos foram associados ao teor de fibra de vidro na direção do teste e ao diâmetro das fibras de sisal. Em baixos teores de fibra o sisal agiria como inclusão ou defeito, prejudicando as propriedades mecânicas; em elevados teores as propriedades do vidro suplantariam os defeitos provocados pelo sisal.

Hybridization can alter both mechanical performance and cost of polymer composites, and novel composite materials can be obtained by the combination of both fibrous and mineral reinforcements. In the present work the mechanical performance of unsaturated polyester/hybrid sisal-glass fabrics was determined as a function of fibre content and test direction. Three different hybrid fabrics (30, 40 and 50% w/w glass content) with sisal strings in the warp and glass roving in the weft were hand weaved. Aligned fabric compression moulded composites were obtained at room temperature. The results showed enhanced properties with fibre content for all composites under investigation. Composites reinforced by fabrics with low glass fibre content exhibited lower properties when tested along the glass fibre direction than when tested along the sisal fibre direction and, at high glass fibre content the opposite trend was observed. These behaviours were associated with the low glass fibre content along the test direction and to the high sisal fibre diameter. At low glass fibre content the sisal fibres would act as inclusions or defects, thereby lowering the mechanical performance of the composite; at high glass fibre contents the superior mechanical properties of the glass would surpass the defects caused by sisal fibres.