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Previous issue date: 2015-10-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this study nanocomposites of polyamide-6 (PA-6) reinforced with silica
nanoparticles (SiO2) were prepared in order to promote improved mechanical
properties for engineering applications. The nanoparticles’ surfaces were
chemically modified with the silane agent 3-aminopropyltrimethoxysilane (3-
APTMS) to improve the chemical and physical interactions between them and
the PA-6 matrix. Nuclear magnetic resonance analysis (NMR) and Fourier
transform infrared absorption spectroscopy (FT-IR) showed that 3-APTMS
grafting on nanoparticles surface was accomplished. The nanocomposites
mixing process was studied in two forms: by torque rheometry, using a torque
rheometer internal mixer; and in a co-rotating and intermeshing twin-screw
extruder. A preliminary study of the influence of processing variables at the
torque rheometer on the degradation of polyamide-6 matrix was performed. The
results showed that the greater the filling volume of the mixture in the chamber
and the rotational speed of the rheometer’s rotors, the lower the degradation of
the polyamide-6. Based on this preliminary study, compositions with 1, 2, and 4
% weight of SiO2 nanoparticles, both unmodified and chemically modified with
3-APTMS were prepared in the torque rheometer. The nanocomposites were
compression molded and it was observed that nanocomposites reinforced with
1 wt.% SiO2, both unmodified and surface-modified, presented the best tensile
properties. For the nanocomposite samples processed in the twin-screw
extruder, the influence of relevant variables – nanoparticle content, chemical
surface modification, physical form of the fed PA-6 (granule and powder),
rotational speed of screws and extruder feed rate – on mechanical, thermal, and
dynamic-mechanical properties were studied. The samples were afterwards
injection molded and it was observed that the samples produced using 1 wt.%
surface-modified and 100% finely ground PA-6 showed the higher tensile
modulus and yield strength values. / Neste estudo foram preparados nanocompósitos de poliamida 6 (PA6)
reforçados com nanopartículas de sílica (SiO2), com o objetivo de promover
melhoria de propriedades mecânicas para aplicações de engenharia. A
superfície das nanopartículas foi modificada quimicamente com o agente silano
3-aminopropiltrimetoxisilano (3-APTMS) para melhorar as interações químicas
e físicas entre elas e a matriz de PA6. Análises de ressonância magnética
nuclear (RMN) e espectroscopia de absorção no infravermelho por
transformada de Fourier (FT-IR) mostraram que houve sucesso na
funcionalização das nanopartículas com o agente silano. O processo de
mistura dos nanocompósitos foi estudado de duas formas: por meio de
reometria de torque em um misturador interno; e em extrusora com rosca dupla
co-rotacional e interpenetrante. Um estudo preliminar da influência das
variáveis de processamento no reômetro de torque sobre a degradação da
poliamida 6, mostrou que quanto maior o volume de preenchimento da câmara
de mistura e a velocidade de rotação dos rotores do reômetro, menor foi a
degradação da poliamida 6. Com base neste estudo preliminar, foram
preparadas no reômetro de torque composições com 1, 2 e 4% em massa de
nanopartículas de SiO2 não modificadas e modificadas quimicamente com 3-
APTMS. Os nanocompósitos obtidos foram moldados por compressão, tendo
sido observado que os nanocompósitos reforçados com 1 %m. de SiO2 não
modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de resistência
à tração e deformação na ruptura em ensaio de tração, enquanto os
nanocompósitos com 1 %m. de nanosílica modificada apresentaram as
melhores propriedades mecânicas de módulo elástico também no ensaio de
tração. Para as amostras de nanocompósitos processadas na extrusora de
rosca dupla, foram estudadas as influências do teor de nanopartículas, da
modificação química superficial, da forma física da PA6 alimentada (grânulo e
pó), da velocidade de rotação das roscas e da taxa de alimentação da
extrusora sobre as propriedades mecânicas, térmicas e dinâmico-mecânicas.
Posteriormente, os corpos de prova foram moldados por injeção e observou-se
que a amostra cuja composição polimérica foi de 100% de PA6 fina e reforçada
com 1 %m. de nanosílica modificada superficialmente pelo agente silano 3-
APTMS apresentou os maiores valores de módulo de elasticidade e de tensão
no escoamento no ensaio mecânico sob tração.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8781 |
| Date | 06 October 2015 |
| Creators | Queiroz, Breno Dutra de |
| Contributors | Ambrósio, José Donato |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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