Propriedades Mecânicas e Térmicas e Morfologia de Compósitos de Poliuretano Termoplástico (TPU) com Argila

Abstract

Neste trabalho, compósitos de elastômero termoplástico de poliuretano (TPU) foram preparados com diferentes teores de argila (1, 3 e 10% m/m). A argila CloisiteÒ30B (C30B) foi incorporada na matriz de TPU via processamento por fusão em uma extrusora de dupla rosca. O método de síntese do TPU foi a polimerização em duas etapas do poliol poliéster e do di-isocianato de 4,4’ difenil metano com butano-1,4-diol como extensor de cadeia. A dispersão da argila e seu efeito sobre as propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos foram investigadas. A caracterização dos compósitos de TPU com argila foi realizada por meio das análises de microscopia eletrônica de varredura, microanálise de energia dispersiva e difração de raios X. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da resistência à tração. O TPU com 3% m/m de argila apresentou os melhores resultados com aumento nos valores de tensão e alongamento na ruptura (28% e 35%, respectivamente), quando comparado ao TPU puro (amostra sem argila). As análises de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, para os compósitos, indicaram que a argila não afetou significativamente as temperaturas de transição vítrea, de fusão e de degradação da matriz polimérica, mas restringe o movimento molecular.

Mechanical and Thermal Properties and Morphology of Thermoplastic Polyurethane (TPU)/Clay Composites

In this study, thermoplastic polyurethane (TPU) composites were prepared with different nanoclay contents (1, 3 and 10 wt%). The nanoclay Cloisite^©30B (C30B) was dispersed in the TPU matrix by melt processing using a twin-screw extruder. The synthesis method of TPU involved the two-step bulk polymerization of polyesterpolyol and 4,4’ diphenylmethanediisocyanate with butane-1,4-diol as the chain extender. The dispersion of the nanoclay particles and its effect on the mechanical and thermal properties of the composites was investigated. The characterization of TPU/nanoclay composites was carried out by means of scanning electron microscopy, energy dispersion microanalysis and X ray diffraction. The mechanical characterization was performed through determination of the tensile strength. The TPU 3 wt% composite showed the best improvement with increases in stress and tensile at break (28% and 35%, respectively), compared to the neat TPU (sample without nanoclay). The differential scanning calorimetry and thermogravimetry analyses for composites indicated that the nanoclay did not affect significantly the glass transition, melt, and degradation temperatures of the polymeric matrix, but reduces the molecular mobility.