Membranas de híbridos orgânico/inorgânico de poliamida 6 e argilomineral constituído de silicatos em camadas foram estudadas em comparação com o polímero puro. Uma argila sódica, como recebida da indústria, e outra organofilizada com os sais quaternários de amônio Dodigen e Cetremide foram utilizadas. Os sais tornam hidrofóbica a superfície da argila e favorecem sua incorporação na matriz polimérica no estado fundido. A partir dos nanocompósitos obtidos foram preparadas membranas por meio da técnica de imersão-precipitação, tendo como solvente o ácido fórmico e como método de produção a precipitação em um banho de água (não-solvente). O teor do ácido nas soluções poliméricas, dos híbridos e da poliamida 6 pura, foi variado para avaliar sua influência na morfologia e na permeabilidade das membranas produzidas. As membranas apresentaram morfologia assimétrica, constituída de uma pele filtrante e um suporte poroso. A presença da argila tratada com os diferentes sais alterou a formação dos poros, tanto na superfície como na seção transversal. As partículas de argila provavelmente atuaram como barreira ao fluxo. Observou-se ainda que o teor de ácido utilizado influenciou de forma significativa a estrutura assimétrica da membrana; quanto maior o teor de ácido maior a espessura da pele filtrante. O teor de ácido também levou à alteração do tamanho e da distribuição dos poros. As medidas de fluxo realizadas com os dois teores de ácido diferentes mostraram uma resposta em função da morfologia diferenciada obtida.

Organic/inorganic hybrid membranes of polyamide 6 and mineral clay containing layers of silicate were prepared and compared to those of the pure polymer. Use was made of an as-received sodium clay from industry and another organophilized with ammonium quaternary salts (Dodigen and Cetremide). The salts make the clays surface hydrophobic and improve their incorporation into the polymer matrix in the molten state. Membranes were prepared with these nanocomposites using the immersion-precipitation technique with formic acid as a solvent, and precipitation in a water bath as non-solvent. The acid concentration in the solution containing the polymer and the hybrids was varied to study its influence in morphology and permeability of the membranes. An asymmetric morphology consisting of a filter skin and a porous support was observed, with pores both on the surface and in the cross section being affected by the different salts. This asymmetric morphology was also affected significantly by the acid concentration, with thicker filter skins for higher concentrations. The acid concentration affected the pores size and their distribution. The clay particles probably acted as a barrier to the flow. The permeating flux for the two acid concentrations varied as a function of the distinct morphologies.

Nanocompósitos de poliamida 6/argila organofílica foram preparados pelo método de intercalação por fusão. A argila foi tratada com o sal quaternário de amônio (Cetremide) visando-se à obtenção da argila organofílica (OMMT). Esta foi caracterizada por fluorescência de raio X (FRX), Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Os resultados dessas análises evidenciaram incorporação do sal entre as camadas da argila, tornando-a organofílica. Os nanocompósitos foram obtidos em extrusora de rosca dupla corrotacional, com 3% em peso de argila, e estes foram posteriormente injetados. A caracterização dos nanocompósitos por DRX mostrou uma estrutura esfoliada e/ou parcialmente esfoliada. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram realizadas nas regiões da pele (superfície) e do núcleo (centro) dos corpos de prova e, mostraram as fases cristalinas α e γ na pele e apenas a fase α no núcleo e que o grau de cristalinidade na pele foi menor do que no núcleo.

Polyamide 6/organoclay nanocomposites were prepared using the melt intercalation technique. The clay was treated with a quaternary ammonium salt (Cetremide) to obtain the organoclay (OMMT), which was characterized with X ray fluorescence (XRF), Infrared Spectroscopy (FTIR) and X ray diffraction (XRD). The results of these analyses showed the incorporation of the salt in the clay structure, confirming the organophilization. The nanocomposites were obtained in a co-rotational twin screw extruder with 3 wt. (%) of clay, and then the pellets were injection molded. The characterization by XRD of the nanocomposites showed an exfoliated and/or partially exfoliated structure. The analysis by DSC were made in the skin and core regions of the samples, showing the α and γ-crystalline forms in the skin and only the α-form in the core region. The degree of crystallinity in the skin was lower than in the core.

Membranas poliméricas foram produzidas a partir de nanocompósitos de poliamida 6 e argila constituída de silicatos em camadas, utilizando a técnica de imersão-precipitação. A argila foi modificada organicamente com os sais quaternários de amônio, Dodigen e Cetremide. Foram obtidos nanocompósitos de poliamida 6 com argila sem tratamento (MMT) e com argila tratada (OMMT). Os nanocompósitos obtidos foram avaliados por DRX e MET, apresentando estrutura com predominância de lamelas de argila esfoliadas na matriz polimérica. As membranas produzidas pelo método de inversão de fases foram caracterizadas por DRX e MEV. A difração de raios X das membranas confirmou os resultados para os nanocompósitos anteriormente preparados. A superfície da matriz observada por MEV apresentou poros irregulares. Já para as membranas com os nanocompósitos observou-se maior quantidade e melhor distribuição dos poros, indicando que a presença da argila alterou a morfologia da membrana. As fotomicrografias das seções transversais dessas membranas mostraram uma estrutura morfológica assimétrica, constituída de uma pele, onde os poros são muito pequenos ou inexistentes, e uma camada porosa com poros de tamanho e distribuição uniformes.

Polymeric membranes were produced from nylon 6 nanocomposites and a clay using the immersion-precipitation technique. The clay was organically modified by using a quaternary ammonium salt, Dodigen. Nanocomposites were obtained from nylon 6 with untreated clay (MMT) and treated clay (OMMT). The nanocomposites were studied by XRD and TEM. The morphological structure consisted of an exfoliated and partially exfoliated clay layers in the polymeric matrix. The membranes were produced by phase inversion method and characterized by XRD and SEM. The X-ray diffraction of the membranes confirmed the results for the nanocomposites. The SEM image of the membrane top surface showed irregular pores. As for the membranes with the nanocomposites, a larger number of better distributed pores were observed, indicating that the presence of the clay altered the membrane morphology. The cross section SEM image showed an asymmetric morphology structure, comprising two layers, namely a skin with small and closed pores, and a porous layer with large, uniformly distributed pores.

Nanocompósitos de poliamida 6/argila organofílica foram preparados pelo método de intercalação por fusão. A argila foi tratada com o sal quaternário de amônio (Genamin) visando-se a obtenção da argila organofílica (OMMT). Ela foi caracterizada por fluorescência de raio X (FRX) e difração de raio X (DRX) e, os resultados dessas análises mostraram a incorporação do sal entre as camadas da argila, tornando-a organofílica. Os nanocompósitos foram obtidos em extrusora de rosca dupla contra-rotacional, com 3% em peso de argila e, foram caracterizados por difração de raio X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), caracterização mecânica sob tração, análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e temperatura de deflexão térmica (HDT). Os resultados de DRX e MET mostraram estrutura esfoliada e/ou parcialmente esfoliada. As propriedades mecânicas sob tração dos nanocompósitos foram superiores às da poliamida 6 e, a análise por DMTA e HDT mostrou que a incorporação da argila organofílica na matriz polimérica, aumentou a rigidez (módulo de armazenamento) e a HDT do sistema, confirmando o efeito reforçante da argila no polímero.

Polyamide 6/organoclay nanocomposites were prepared by the melt intercalation technique. The clay was treated with a quaternary ammonium salt (Genamin) to obtain the organoclay (OMMT), being characterized by X ray fluorescence (XRF) and X ray diffraction (XRD). The results confirmed the incorporation of the salt into the clay structure, i.e. the organophilization. The nanocomposites were obtained with a counter-rotational twin screw extruder with 3 wt.% of clay and characterized by XRD, transmission electron microscopy (TEM), tensile testing, dynamical-mechanical thermal analysis (DMTA) and heat deflection temperature (HDT). The XRD and TEM results showed exfoliated and/or partially exfoliated structures. The tensile properties were superior to those of the pure polyamide 6.The analysis with DMTA and HDT also showed that the incorporation of the organoclay into the polymer matrix increased the rigidity (storage modulus) of the system, confirming the reinforcing effect of the clay on the polymer.