Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de polipropileno (PP) com diferentes Montmorilonitas organicamente modificadas (OMMT) através de dois métodos de obtenção: intercalação por fusão em extrusora dupla rosca e intercalação por solução em xileno. Foram utilizados diferentes agentes compatibilizantes (PP-g-MA e OTMS), aditivos (plastificantes), tipos de homopolímeros de PP, além de diversas condições de processo. O efeito dos métodos de obtenção e suas variáveis de formulação e de processo sobre as propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas desses materiais foram avaliadas por difração de raios–X, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura, termogravimetria, flamabilidade horizontal, análise dinâmico-mecânica, propriedades mecânicas e de barreira a gases. Os resultados mostram que o grau de dispersão, o tipo de estrutura formada e a força de adesão interfacial entre a argila e o PP estão diretamente relacionas as variáveis de formulação e de processo, e afetam as propriedades mecânicas, de barreira e térmicas dos nanocompósitos. As condições de processo e formulação, tais como, o uso de diferentes tipos de extrusora, configurações de rosca, tipos de alimentação, ultrassom, Ultra-Turrax, agentes compatibilizantes, plastificantes com polaridades variadas e outros homopolímeros de PP com distribuição e peso moleculares diferenciados promoveram mudanças significativas na morfologia dos nanocompósitos aumentando a temperatura de cristalização (Tc), de deflexão térmica (HDT), de degradação inicial (T10%) e final (T50%), o módulo e principalmente a resistência ao impacto desses materiais. Além disso, alguns nanocompósitos apresentaram propriedades de retardância à chama e de barreira ao vapor de água. A formação de estruturas alongadas foi produzida quando plastificantes com caráter polar e configurações de rosca foram usados e estruturas mais esfoliadas foi alcançada quando OTMS e ultrassom foram utilizados na mistura de PP com OMMT. / In this work nanocomposites of polypropylene (PP) were prepared with different organically modified Montmorillonites (OMMT), through two syntheses methods: the melt intercalation in twin screw extruder and solution intercalation in xylene solvent. Different compatibilizer agents (PP-g-MA and OTMS), addictives (plasticizers), different grades of PP homopolymer were used, besides several processing conditions. The effect of the obtaining methods, their formulation and process variables on the morphologic, thermal and mechanics properties of those materials were evaluated by X- ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, horizontal flammability, dynamic mechanical analysis, mechanical and gas barrier properties. The results showed that the dispersion degree, the type of formed structures and the interfacial adhesion force between the clay and the PP are directly related to the formulation and processing variables, and they affect the mechanical, barrier and thermal properties of the PP/OMMT nanocomposites. The process and formulation conditions, such as, the use of different extruders types, twin screw configurations, feeding types, ultrasound, Ultra-Turrax, compatibilizing agents, plasticizers with varied polarities and other PP homopolymers with different distribution and molecular weight promoted significant morphology changes in the PP nanocomposites increasing the crystallization temperature (Tc), heat distortion temperature (HDT), initial (T10%) and final (T50%) degradation temperature, the modulus and mainly the impact strength of those materials. Furthermore, some PP/OMMT nanocomposites presented fire retardancy and water steam barrier properties. The formation of prolonged structures was produced when plasticizers with polar character and twin screw configurations were used and structures more exfoliated was reached when OTMS and ultrasound were used in the PP/OMMT.

Elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPV’s) são misturas constituídas de um polímero termoplástico e um elastômero, nos quais o elastômero sofre uma reticulação dinâmica na presença do termpolástico fundido. As propriedades finais dos TPV´s dependem de diferentes fatores, destacando-se: a característica dos componentes, teor e natureza dos agentes de reticulação e coagentes, e dos aditivos como plastificantes e sistemas de proteção. O presente trabalho apresenta a obtenção de TPV’s de baixa dureza a base de polipropileno (PP) e borracha de etileno propileno dieno (EPDM) na proporção de 40/60 em massa, contendo 40phr de óleo parafínico. Os TPV’s foram obtidos em câmara de mistura fechada, utilizando-se como agentes de cura peróxido de dicumula, resina fenólica e coagente trialilcianurato (TAC). Os TPV’s foram avaliados em relação às propriedades de processamento, morfologia, inchamento e desintegração em tolueno, dureza, resistência à tração, deformação permanente à compressão, resistência à abrasão e comportamento dinâmico-mecânico. Na Etapa I do trabalho foram avaliados o efeito do teor de peróxido de dicumila e de resina fenólica na reticulação da borracha de EPDM contendo 40phr de plastificante parafínico. Os resultados das curvas reométricas indicaram como teor ótimo de cura de 4phr para o peróxido de dicumila e de 5phr para a resina fenólica. Na avaliação comparativa das propriedades mecânicas, observaram-se melhores resultados no composto curado com peróxido. Na Etapa II do trabalho avaliou-se o efeito do teor de cristalinidade do PP e o teor de eteno no EPDM sobre as propriedades dos TPV’s. Um aumento na cristalinidade do PP resultou em um incremento nas propriedades de dureza e tensão na ruptura do TPV. A menor dureza foi atingida com o PP de menor cristalinidade e com o EPDM de menor teor de eteno. Na Etapa III avaliou-se o efeito do teor dos agentes de cura nas propriedades dos TPV’s. A resina fenólica, no teor de 5phr, resultou no TPV com as melhores propriedades. A Etapa IV focou-se na avaliação do efeito da sílica, aumento do teor de óleo parafínico, coagente TAC e sistema de proteção. Das duas sílicas testadas, a de maior área superficial resultou em um TPV’s com propriedades significativamente superiores. A adição de um maior teor de plastificante resultou em uma diminuição na dureza, bem como, das propriedades mecânicas. Os agentes de proteção mostraram-se efetivos na manutenção das propriedades dos TPV’s quando estes foram submetidos a uma degradação termo-oxidativa. / Thermoplastic vulcanized elastomers (TPV’s) are characterized as a mixture of a thermoplastic polyner with an elastomer, where the elastomer is dynamically crosslinked in the thermoplastic melt. The TPV properties depend of different factors like: the characteristic of their individual components, the nature and amount of the crosslink agents and coagents, as well as additives, like plasticizers and protectors. This study presents the properties of low hardness TPV’s based on polypropylene/ethylene propylene diene rubber (PP/EPDM) blends, in a ratio of 40/60, with 40phr of paraffinic oil. The TPV`s were obtained in an internal mixer with dicumyl peroxide (DCP) or phenolic resin as the crosslinking agents, and triallyl cyanurate (TAC) as the co-agent. The processing behavior, morphology, swelling behavior, hardness, tensile strength, compression set, abrasion resistance and dynamical mechanical properties were evaluated. In the study I the crosslinking effects of DCP and phenolic resin were evaluated in an EPDM compound. From the rheometric curves was possible to conclude that 4phr de DCP and 5phr the phenolic resin are the appropriate quantities of these curing agents. When comparing the mechanical properties of these two compounds, the EPDM cured with DCP presented better performance. In the study II the influence of PP crystallinity and the ethylene content in EPDM were evaluated in different TPV`s. The hardness and tensile strength are increased with increasing of the PP cristallinity.. At the same time, lower hardness TPV’s were obtained with EPDM with lower cristalinitty, that means, lower ethylene content. In the study III the nature and the amount of the curing agents were evaluated. The phenolic resin, in the quantity of 5phr, resulted in a TPV with the best balance of properties. In the study IV, silica, paraffinic oil as plasticizer, co-agent and protective system effects were investigated. The silica with higher surface area results in a TPV with properties considerably better. The increment in the plasticizer content decreases the hardness and tensile strength of the TPV. And at last, the protective system was effective when the TPV`s were exposed to heat aging.

Neste trabalho foram produzidos compósitos de polipropileno com nanocarga montmorilonita usando como agente funcionalizante o polipropileno graftizado com anidrido maleico. Foram usados dois tipos de montmorilonitas comerciais: Viscogel B4 e Cloisite 20A. Os compósitos foram preparados em extrusora de rosca simples e avaliou-se a influência da adição da nanocarga na forma de máster e diretamente na forma de pó, bem como a influência do teor de nanocarga nas propriedades térmicas e mecânicas dos compósitos. Os compósitos de polipropileno foram caracterizados por MEV, DSC, reometria rotacional e capilar, bem como avaliados quanto às propriedades físico-mecânicas. Os compósitos apresentaram um incremento no módulo de elasticidade e tensão na ruptura e diminuição na tensão no escoamento quando comparados ao polímero puro. As propriedades térmicas não sofreram alterações indicando que as nanocargas não atuaram como agente de nucleação. Também não foram observadas variações no comportamento reológico dos compósitos de polipropileno, mostrando que a presença da nanocarga não afetou o processamento dos compósitos comparativamente ao polímero puro. Pelos resultados obtidos foi possível observar que as condições de processamento utilizadas para a obtenção dos compósitos não foram ideais para obter a esfoliação/delaminação da nanocarga na matriz polimérica. / The aim of this work is to produce polypropylene/montmorillonite nanoclay composites with the aid of polypropylene-graft-maleic anhydride as funcionalizant agent. Two kinds of comercial montmorillonites were used: Viscogel B4 and Cloisite 20A. Composites were prepared in a single screw extruder and injected to produce samples. The influence of the nanoclay addition as master and as powder on the thermal and mechanical properties of the composites and the influence of the nanoclay concentration on the final properties were evaluated. Polypropylene composites were evaluated via SEM, DSC, capilar and rotacional rheometry, and physical and mechanical testing. Composites showed differentiated mechanical properties, with increasing in the elasticity modulus and rupture tensile and decreasing in the field strength, when compared with the neat polymer. The thermal properties have not shown variations indicating that the nanoclays did not act as nucleation agents. Changes in rheological behavior of the polypropylene composites were not observed, showing the nanoclay is not expected to affect the processing of composites in comparison with the neat polymer. From the results it was possible to observe that processing conditions used to obtain the composites were not suitable to achieve nanoclay esfoliation/delamination in the polimer matrix.

Neste trabalho foram utilizados nanocompósitos de polipropileno (PP) e montmorilonita (MMT) modificada organicamente com um sal de amônio quaternário. Os nanocompósitos foram preparados através da intercalação no estado fundido em extrusora dupla-rosca. Estes materiais foram estudados com o intuito de utilização como materiais de embalagem de alimento. Os nanocompósitos foram avaliados por meio das análises térmicas, mecânicas e morfológicas. Além disso, medidas de permeabilidade ao oxigênio e vapor de água também foram realizadas. E para verificar a eficiência das embalagens de nanocompósitos de PP/MMT, foram avaliadas as propriedades óticas destes filmes utilizando um espectrofotômetro UV-Vis. O suco de laranja foi utilizado como o alimento modelo e as suas propriedades físico-químicas e microbiológicas foram determinadas. Apesar de não serem observadas mudanças significativas nas propriedades de tração dos nanocompósitos, a resistência ao impacto apresentou melhorias substanciais com maiores concentrações de nanocarga na matriz polimérica. A microscopia eletrônica revelou certa homogeneidade, apresentando algumas lamelas esfoliadas de MMT na matriz de PP. Em relação à eficácia dos filmes para embalagem, a qualidade do suco de laranja foi mantida após 10 dias de armazenamento. Além disso, a MMT tem demonstrado uma elevada capacidade de melhorar as propriedades de barreira do PP. As lamelas de argila também mostraram eficiência em relação às propriedades óticas dos filmes em função do maior número de nanopartículas na matriz de PP, atuando como um absorvedor UV. Foram observados maiores deslocamentos em comprimentos de onda entre 215 nm e 254 nm, pois quanto maior a concentração de nanocarga na matriz polimérica, maior era a absorbância na região de 254 nm. Este comportamento é característico da argila MMT que absorve mais energia neste comprimento de onda. Em suma, este trabalho procura esclarecer um pouco mais a eficiência alegada de nanocompósitos como materiais de embalagem de alimento. / In this work nanocomposites of polypropylene (PP) and organically modified montmorillonite (MMT) with a quaternary ammonium salt were used. Nanocomposites were prepared by melt compounding using a twin-screw extruder. These materials were studied in order to use as packaging material for food. The nanocomposites were evaluated by thermal, mechanical, and morphological analyses. Besides, measurements of oxygen and water vapor permeability were also conducted. And to check the efficiency of nanocomposites packaging of PP/MMT, were evaluated optical properties of these films using a UV-Vis spectrophotometer. Orange juice was used as modeling food and its physical-chemical and microbiological properties were determined. Although no significant changes in nanocomposites tensile properties were observed, the impact strength presented a substantial enhancement with higher concentrations of nanoclay in the polymeric matrix. Electronic microscopy revealed certain homogeneity, showing some MMT exfoliated lamellae in the PP matrix. Regarding the package films efficacy, the orange juice quality was maintained after 10 days of storage. Besides, MMT have shown a high capacity to improve oxygen barrier properties of PP. Clay lamellae also showed efficiency in relation to optical properties of the films due to the higher number of nanoparticles in PP matrix, acting as a UV absorber. Larger displacements were observed at wavelengths between 215 nm and 254 nm, since the greater concentration of nanoclay in the polymeric matrix, greater the absorbance in region of 254 nm. This behavior is characteristic of clay MMT that absorbs more energy at this wavelength. Concluding, this work seems to clarify a little more the claimed efficiency of nanocomposites as food packaging materials.

O presente trabalho investiga a influência da rota de síntese sobre as propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de nanocompósitos de polipropileno (PP) e montmorilonita (MMT). Os nanocompósitos PP/MMT foram preparados pelos métodos de intercalação no estado fundido e polimerização na presença da argila, considerando uma potencial aplicação industrial. No método de intercalação no estado fundido, são avaliados o efeito de agentes compatibilizantes com diferentes grupos funcionais (anidrido maleico e organosilano) e características microestruturais sobre as propriedades dos nanocompósitos. No método de polimerização na presença da argila, o foco de estudo é o impacto das características do modificador orgânico da argila sobre as propriedades do sistema catalítico, microestrutura do polímero formado e morfologia dos nanocompósitos. Os resultados mostram que, sob condições e formulações adequadas, os nanocompósitos obtidos pelo método de intercalação no estado fundido apresentam propriedades morfológicas e mecânicas superiores àqueles preparados via polimerização na presença da argila. As implicações da escolha do sistema catalítico na obtenção de nanocompósitos PP/MMT via polimerização também são discutidas. / In this work, the influence of the synthetic route on the morphological, thermal, and mechanical properties of polypropylene (PP) and montmorillonite (MMT) nanocomposites is evaluated. The PP/MMT nanocompósitos were prepared by melt compounding and in situ polymerization methods, considering possible industrial applications. In the melt compounding method, the effect of compatibilizing agents, with different functional groups (maleic anhydride and organosilanos) and different microstructures, on the properties of the nanocompósitos is evaluated. In the in situ polymerization method, this study focuses on the impact of the clay organic modifier on the catalytic system, polymer microstructure, and nanocomposites morphological properties. The results show that, under appropriated conditions and formulation techniques, the nanocomposites prepared by the melt compounding present better morphological and mechanical properties than the ones prepared via in situ polymerization. The implications of selecting the catalyst system for preparing PP/MMT nanocomposites by in situ polymerization are also discussed.

Recentemente, a busca por novos materiais tem se caracterizado pelo desenvolvimento de processos mais limpos, com utilização de matérias-primas renováveis, e produção de derivados não agressivos ao meio ambiente, sem perda de qualidade ou desempenho. O isolamento de nanocelulose a partir de fibras vegetais e resíduos agroindustriais, para utilização em matrizes poliméricas, é um exemplo dessa nova visão da ciência dos materiais em busca da sustentabilidade. Nesse sentido, as técnicas de extração da nanocelulose têm sido bastante investigadas. No presente trabalho foram feitas adaptações de trabalhos descritos na literatura, visando tornar o processo ecologicamente correto. As fontes de nanocelulose utilizadas foram a casca de arroz e a testa de soja. Os materiais, após moagem, foram submetidos à extração com hexano, álcool etílico e água, nesta ordem. Por tratamento alcalino em autoclave foi removida a maior parte da lignina e da hemicelulose. A polpa obtida foi branqueada utilizando um processo totalmente livre de cloro, levando àcelulose purificada. A hidrólise ácida parcial, feita com ácido sulfúrico, permitiu o isolamento dos nanocristais de celulose, também chamados de whiskers de celulose. Foram feitas análises termogravimétricas e por espectroscopia no infravermelho ao final de cada processo, visando avaliar sua eficiência. A cristalinidade da celulose obtida foi determinada por difração de raios -X. A comprovação da obtenção dos whiskers de celulose foi feita através de microscopia eletrônica de transmissão, microscopia de força atômica e espalhamento de luz. Através das análises de espalhamento de luz concluiu-se que os tempos de hidrólise ácida mais adequados para a obtenção dos whiskers de celulose foram 90 e 150 minutos para a testa de soja e a casca de arroz, respectivamente. Os whiskers isolados da casca de arroz apresentaram elevada razão de aspecto (L/d=18) e foram utilizados como carga de reforço em uma matriz de polipropileno (PP). Para isso, os whiskers foram submetidos a diferentes tratamentos, tais como liofilização, troca de solventes e reação com vinilsilano, visando minimizar a tendência à reagregação das fibras celulósicas. Também foram utilizados dois surfactantes e PP modificado com anidrido maleico como agentes interfaciais na preparação dos nanocompósitos. Verificou-se que os whiskers submetidos à troca de solventes, sem adição de agentes interfaciais, produziram aumento do módulo de armazenamento, módulo de perda e temperatura de transição vítrea do polímero, confirmando o efeito reforçante dessas nanocargas. / Recently the search for new materials has been characterized by the development of cleaner processes, using renewable raw materials, and producing eco-friendly materials, without loss of quality or performance. The isolation of nanocellulose from plant fibers and from agroindustrial wastes to be used in polymer composites is an example of this new view of the materials science in the search for sustainability. In this sense, the nanocellulose extraction techniques have been extensively investigated. In the present study, adaptations of works described in the literature were performed, aiming to make use of eco-friendly procedures. The sources we used were rice husks and soybean hulls. After grinding, the materials were submitted to solvent extraction with hexane, ethyl alcohol and water, in this order. By alkaline treatment in autoclave most of the lignin and hemicellulose was removed. The bleached pulp was obtained using a totally chlorine free process, leading to purified cellulose. The partial acid hydrolysis carried out with sulfuric acid allowed the isolation of cellulose nanocrystals, also called cellulose whiskers. Thermogravimetric and spectroscopic infrared analysis were used at the end of each process to evaluate its efficiency. The crystallinity of the obtained cellulose was determined by X-ray diffraction. The achievement whiskers was confirmed from transmission electron microscopy, atomic force microscopy and light scattering. From the light scattering measurements it was concluded that the most suitable hydrolysis time to obtain the whiskers were 90 and 150 minutes for soy hulls and rice husk, respectively. The whiskers isolated from rice husk showed high aspect ratio (L/d = 18) and they were used as reinforcements in a matrix of polypropylene (PP). For this purpose, the whiskers were submitted to different treatments such as freeze drying, solvent exchange and reaction with vinylsilane, in order to minimize the tendency to reagglomeration of the cellulose fibers. Moreover, two surfactants and PP modified with maleic anhydride were used as interfacial agents in the preparation of the nanocomposites. It was observed that whiskers subjected to solvent exchange without the addition of interfacial agents produced increase of storage modulus, loss modulus and glass transition temperature of the polymer, confirming the reinforcing effect of such nanofillers.

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP a partir de cinco diferentes montmorilonitas organicamente modificadas (MMT), através do método de intercalação do fundido, com a adição da argila em solução, para obtenção de um novo produto com boas propriedades mecânicas e térmicas. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, tais como o uso de PP-g-MA para aumentar a força de adesão entre a argila e a matriz termoplástica e também, o uso dos plastificantes: EMCA e PPG para auxiliar na dispersão da nanocarga na matriz de PP. A adição de argila nos sistemas proporcionou um aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando o grau máximo de esfoliação e orientação foram alcançados (com a adição de 1:1 PP-g-MA:MMT e pelo uso de PPG). As argilas com menor quantidade de sal de amônio apresentaram melhor modulo (C-20A e Nanofil 5), pois estas possuem uma boa capacidade de intercalação e esfoliação, já as argilas com maior capacidade de deslizar suas camadas uma sobre as outras apresentaram melhor resistência ao impacto (I44P, C-15A e Nanofil 5).Para finalizar o trabalho foi avaliado o efeito das misturas de duas argilas (uma argila com alto valor de módulo e outra com alto valor de impacto - 1:1 C-20A/C-15A) com o objetivo de unir a sinergia dessas duas argilas na obtenção de significativos ganhos de módulo de flexão e impacto em um sistema único e este objetivo foi alcançado principalmente com o sistema 2% de mistura C-15A/C-20A + 5% PP-g-MA +1% PPG, o qual apresentou uma melhoria no módulo de flexão e um acentuado aumento de impacto (aproximadamente quatro vezes mais que o PP puro). / PP nanocomposites were obtained with five different organically modified montmorillonites, through the melt intercalation method with the addition of the clay in solution for obtaining of a new product with good mechanical and thermal properties. Some additive were used to reach superior final properties in the formed nanocomposites, such as the use of PP-g-MA to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix and also, the use of the plasticizer: EMCA and PPG to aid in the dispersion of the nanofillers in the PP matrix. The clay addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when the maximum degree of exfoliation and orientation were reached (with the addition of 1:1 PP-g-MA:MMT and for the use of PPG). The clays with smaller amount of salt of ammonium presented better flexural modulus (C-20A and Nanofil 5), because they possess a good intercalation and exfoliation capacity, while the clays with larger capacity of layer sliding presented better resistance to the impact (I44P, C- 15A and Nanofil 5). To conclude the work the effect of the mixtures of two clays was evaluated (a clay with high value of modulus and another with high impact value - 1:1 C-20A/C-15A) with the objective of searching a synergism among those two clays in the obtaining of significant increase of flexural modulus and impact in only one system and this objective was reached mainly with the system 2% of mixture C-15A/C-20A + 5% PP-g-MA +1% PPG, which presented an improvement in the flexural modulus and an accentuated impact increase (approximately four times more than pure PP).

Neste trabalho foram estudadas as propriedades de compósitos de polipropileno (PP) com fibras de coco maduro, as quais são produzidas em grande quantidade como um subproduto da industrialização da fruta no Brasil. Foram utilizados dois diferentes modos de processamento, em câmara de mistura e em extrusora de dupla rosca. A moldagem dos compósitos foi feita por compressão e injeção. Para aumentar a adesão entre as fases foram utilizados dois agentes de acoplamento macromoleculares: um PP modificado com anidrido maleico comercial (PPAM) e um PP modificado com viniltrietoxisilano preparado em laboratório (PPVTES). Os compósitos foram caracterizados através de testes mecânicos, análises térmicas, análises dinâmico-mecânicas, testes de impacto, testes de absorção de água e microscopia eletrônica de varredura. A partir dos compósitos preparados em câmara de mistura determinou-se a melhor concentração de agentes de acoplamento, 0,5% para 10% de fibra, pois esta razão de concentrações produziu as melhores propriedades. Os resultados mostraram que o PPVTES foi mais eficiente nos valores dos módulos, enquanto que o PPAM foi mais eficiente na tensão máxima. A moldagem por compressão resultou em propriedades semelhantes nos compósitos preparados pelos dois tipos de processamento, porém a moldagem por injeção dos compósitos preparados por extrusão resultou nas melhores propriedades. Na extrusora foram preparados compósitos contendo 30% de fibras, utilizando dois perfis de temperatura. A condição que utilizou temperatura mais alta produziu compósitos com melhores propriedades e com o efeito mais pronunciado dos agentes de acoplamento. / The properties of coir fiber/polypropylene (PP) composites were studied. Coir fibers are obtained in great quantities as by-products from the coconut industrialization in Brazil. Two different processing methods were employed: processing in an internal mixer and in a twinscrew extruder. The products were compression-moulded and injection-moulded. Two macromolecular coupling agents were used in order to increase the interfacial adhesion: a commercial maleic anhydride-modified PP (PPMA) and a laboratory-made vinyltriethoxysilane-modified PP (PPVTES). The composites were characterized through mechanical tests, thermal analysis, dynamic-mechanical analysis, impact tests, water absorption experiments and scanning electron microscopy. From the composites prepared in the internal mixer, the best concentration ratio of the coupling agents was determined as 0.5wt% to 10wt% fibers, since this ratio lead to the better properties. The results showed that PPVTES was more efficient on the modulus values while PPMA was more efficient on the tensile strength results. The compression moulding resulted in similar properties for both processing methods however the injection moulding of the extruded composites resulted in the best properties at all. Composites containing 30wt% of fibers were prepared in the extruder, using two different temperature profiles. The profile with higher temperature produced composites with better properties and with increased coupling agents effect.

Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de polipropileno (PP) e montmorilonita (MMT) modificada organicamente. Foram utilizados poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA) e polipropileno enxertado com viniltrietoxisilano (PP-g-VTES) como agentes compatibilizantes. Os nanocompósitos foram preparados através da intercalação no estado fundido em extrusora dupla rosca. A influência do método de adição da argila à extrusora, do tipo e concentração dos agentes compatibilizantes sobre as propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas dos materiais foram avaliadas por difração de raios-X (XRD), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico-mecânica (DMA), propriedades mecânicas e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Os resultados mostraram que o nível de dispersão e a interação entre a argila e o PP afetam fortemente as propriedades mecânicas dos nanocompósitos. Os materiais obtidos pela incorporação da argila em suspensão apresentam incremento do módulo associado a elevado aumento na resistência ao impacto. A adição de pequenas quantidades de agentes compatibilizantes melhora a dispersão da argila na matriz polimérica. A adição de EVA resulta em maior incremento da resistência ao impacto. O uso de PP-g-VTES proporciona maior aumento do módulo, além de aumentar a atividade nucleante da argila. A estabilidade térmica dos nanocompósitos foi superior ao polímero puro. / In this work nanocomposites of polypropylene (PP) and organically modified montmorilllonite (MMT) were prepared. Poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) and vinyltriethoxysilane grafted polypropylene (PP-g-VTES) were used as compatibilizing agents. The nanocomposites were prepared by melt compounding using a twin screw extruder. The influence of the clay addition method to the extruder, the type and content of compatibilizing agent on morphological, thermal and mechanical properties of the materials were evaluated by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), mechanical properties and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the dispersion level and interaction between clay and the PP matrix strongly affect the nanocomposites mechanical properties. The materials obtained by using the clay suspension method showed an increase on modulus associated with a remarkable increase on impact strength. Adding low content of compatibilizing agents results in better clay dispersion in the polymeric matrix. The EVA addition results in higher increase on impact strength. The use of PP-g-VTES provides high increase on modulus, besides enhance the nucleating activity. The thermal stability of nanocomposites was improved when compared to the pristine PP.

Nanocompósitos de polipropileno e grafite foram obtidos neste trabalho através de intercalação no fundido em extrusora dupla rosca. Foram avaliadas as morfologias, propriedades térmicas e mecânicas do material resultante. O trabalho foi subdividido em quatro partes onde inicialmente foram testados diferentes tipos de grafite (intercalados e expandidos). Em seguida diferentes formas de obtenção dos nanocompósitos, como pré-preparação dos grafites ou diferentes granulometrias do polímero, foram avaliadas. Também foram testados alguns aditivos a fim de verificar melhoria nas propriedades, seja pelo auxílio na dispersão da carga (plastificantes), seja pelo aumento da cristalinidade (nucleante). Por fim foram avaliados diferentes teores de grafite a fim de, a partir do melhor grafite, do melhor método e do melhor teor, alcançar o sistema com as propriedades térmicas, mecânicas e elétricas ótimas. Todos os nanocompósitos de grafite apresentaram ganho significativo em propriedades mecânicas com aumento em módulo de flexão, módulo de armazenamento, HDT e Tg. As propriedades térmicas também foram realçadas com o uso da nanocarga devido ao seu efeito nucleante causando um aumento na temperatura e na taxa de cristalização. A morfologia dos nanocompósitos mostrou uma má dispersão do grafite na matriz polimérica. / Nanocomposites with polypropylene and graphite were obtained using melt intercalation in a twin screw extruder. Morphology, thermal and mechanical properties of the resultant material were evaluated. The work was subdivided into four parts where initially different kinds of graphite (intercalated and expanded) were tested. Following, different forms to obtain nanocomposites were evaluated, as the polymer with different granulometries, prepreparation of graphite using intensive mixing, sonification or masterbatch. Also, some additives, processing aid (plasticizers) or cristallinity nucleating were tested to evaluate their effect in the properties. At last, different quantity of graphite was used, and then, through the best graphite amount, preparation method and additives, to obtain optimum thermal, mechanical, and electrical properties. All the graphite nanocomposites presented significative gain in mechanical properties with increment in flexural modulus, storage modulus, HDT, and Tg. The thermal properties were enhanced with the use of nanoparticles due its nucleating effect that causes an improvement in the crystallization temperature and in its rate. The morphology of the nanocomposites showed a bad dispersion of the graphite in the polymer matrix.