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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-13102009-161509
Documento
Autor
Nome completo
Marvin Marco Chambi Peralta
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Toffoli, Samuel Márcio (Presidente)
Coelho, Antonio Carlos Vieira
Constantino, Vera Regina Leopoldo
Título em português
Tratamento químico de uma vermiculita visando seu uso em compósitos de polipropileno.
Palavras-chave em português
Materiais compósitos
Vermiculita (tratamento químico)
Resumo em português
Neste trabalho estudou-se o efeito de três diferentes tratamentos químicos utilizando- se soluções aquosas de LiCl, NaCl, e HCl sobre o inchamento, a distribuição de tamanho de partículas e a capacidade de troca catiônica (CTC) de uma vermiculita proveniente da jazida de Paulistana, localizada no Estado do Piauí, visando seu uso em compósitos de matriz polimérica. Para os tratamentos com sais inorgânicos foram utilizadas várias concentrações de LiCl e NaCl a 90°C por 144 horas, permitindo a secagem da solução de tratamento. Para o tratamento ácido foram utilizadas soluções 2M de HCl à temperatura ambiente, utilizando tempos de tratamento de 2 a 10 horas. Após os tratamentos, as amostras foram submetidas a agitação mecânica intensa em dispersor de alta energia de cisalhamento (24000 RPM). Todos os tratamentos empregados resultaram em aumentos nos índices de inchamento e reduçães nos tamanhos de partícula em diferentes graus. Os maiores inchamentos antes da agitação mecânica foram observados nas amostras tratadas com soluções 0,8M de LiCl sem lavagem (4 a 5 vezes a da prova em branco). Após agitação mecânica, os maiores inchamentos foram observados nas amostras tratadas com soluções 2M de HCl por 5 horas (11 vezes a da prova em branco). No entanto, após o processo de secagem não foi possível atingir-se os mesmos valores de inchamento. A diminuição mais importante no tamanho de partícula foi observada nas amostras tratadas com soluções 2M de HCl durante 5 horas, enquanto que as quedas mais significativas nos valores de CTC foram obtidas com as amostras tratadas com soluções 2M de HCl (CTC crescentes com o aumento do tempo de tratamento). Foi analisado o efeito da incorporação de vermiculita tratada acidamente em uma matriz polimérica de polipropileno (PP). A presençaa dessa vermiculita provocou um alto nível de degradação na matriz de PP, com a consequentemente perda de propriedades mecânicas. Esta degradação pode ser atribuída à formação de sítios ácidos nas partículas de vermiculita gerados pelo ataque do HCl, bem como à presença de HCl residual da solução de tratamento.
Título em inglês
Chemical treatment of a brazilian vermiculite for polypropylene composites.
Palavras-chave em inglês
Polymer composite materials
Polypropylene
Vermiculite
Resumo em inglês
In the present work, the effect of three different chemical treatments using inorganic solutions of LiCl, NaCl, and HCl on the swelling, particle size distribution, and cation exchange capacity (CEC) of a vermiculite clay was studied. The clay is originary from Paulistana mine, located in the State of Piauí, Northeastern Brazil, and the final purpose of the treatment of the clay was its use in polymer-matrix composites. For the inorganic salts treatments, several solutions of NaCl and LiCl at different concentrations were used, at 90°C for 144 hours, allowing the treatment solution to dry out. For the acid treatment, 2M HCl solutions at room temperature were used, using treatment times of 2 to 10 hours. After the treatments, all the samples were subjected to intense mechanical stirring in the high shear energy disperser (24000 RPM). The results showed that all treatments resulted in increases in the rates of swelling and reduction in the mean particle sizes, in different degrees. The largest swelling before mechanical stirring was observed in samples treated with solutions of 0.8M LiCl without washing (4 to 5 times that of the untreated sample). After mechanical desagglomeration, the highest swelling was observed in samples treated with solutions 2M HCl for 5 hours (11 times that of the untreated sample). However, after drying, it was no longer possible to achieve the same values of swelling. The most significant decrease in particle size was observed in samples treated with solutions 2M HCl for 5 hours, whereas the most significant reduction in the CEC values were also obtained with the samples treated with solutions 2M HCl (CEC increasing with the time of treatment). Finally, the effect of the addition of the acid treated vermiculite to a polymeric matrix of polypropylene (PP) was examined. The evaluation of the resultant composite specimens indicated that the presence of vermiculite caused a high level of degradation of the PP matrix, with the consequent loss of mechanical properties. This degradation can be attributed to the formation of acidic sites on the vermiculite particles, generated by the direct attack of HCl, and the presence of residual HCl from the treatment solution.
 
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Data de Publicação
2009-11-26
 
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