Har kvalitetsutvikling slått rot som et sett av problem- og løsningsoppfatninger?

Há quatro métodos principais de obtenção de nanocompósitos: polimerização in situ; intercalação do polímero fundido; intercalação do polímero em suspensão; processamento no estado sólido. Existe ainda a possibilidade de combinar as técnicas anteriores e também pode-se obter o nanocompósito através de polimerização em massa.

Polimerização in situ: A polimerização é iniciada através de calor ou radiação UV, pela ativação de um iniciador orgânico ou de um catalisador que, por sua vez, são difundidos ou fixados nas lamelas da argila por troca catiônica. A argila é inchada com monômero, o qual é polimerizado em seguida. A fixação de uma molécula orgânica nos espaços do silicato geralmente aumenta o espaço interlamelar. O filossilicato é misturado com o monômero líquido ou em solução, de maneira a entrar entre as lamelas e logo após é feita a polimerização, podendo obter nanocompósitos esfoliados ou intercalados. Frequentemente, o cátion usado como surfactante apresenta grupos que reagem com o monômero e, as moléculas do polímero crescem a partir deste ponto formando uma

estrutura do tipo “escova”. Permite preparar nanocompósitos com polímeros termofixos

e é a melhor técnica para obtenção de nanocompósitos, pois dá para selecionar os reagentes e a rota de polimerização mais adequados para melhorar a interação entre o polímero e as lamelas da argila.

Intercalação do polímero fundido: nesse método a argila é incorporada ao polímero em temperatura acima do ponto de amolecimento (termoplásticos amorfos) ou de fusão (termoplásticos semicristalinos), de forma que se houver algum grau de afinidade entre o polímero e o surfactante, o polímero irá penetrar entre as lamelas. A intercalação pode ser estática, com o auxílio de cisalhamento por extrusão ou misturador. A intercalação depende primariamente de fatores energéticos, determinados a partir da superfície de contato da matriz polimérica com a argila, a intercalação no estado fundido reduz custos devido a sua compatibilidade com os processos de transformação industriais. A esfoliação ou não esfoliação do polímero dependerá da taxa de cisalhamento, da viscosidade do polímero e do tempo de residência, além disso, o grau de esfoliação é uma função do grau de afinidade química entre o polímero e a argila. Nesse processo, a força motriz envolvida é a contribuição entálpica das interações entre o polímero e a

argila organofílica. Não necessita de solventes e é compatível com os processos de injeção e de extrusão.

Intercalação do polímero em solução: O polímero dissolvido em um solvente adequado é disperso junto com a argila. Para que ocorra esfoliação da argila no polímero, devem haver interações positivas entre o polímero e a argila e ocorrer a separação das folhas do silicato presentes na estrutura do mineral. Dependendo do solvente utilizado pode haver esfoliação parcial ou total das argilas, o mesmo ocorre com o polímero. O solvente e o surfactante devem ser escolhidos de acordo com o polímero em questão, pois o solvente pode ser adsorvido na argila e não ocorrerá a intercalação. O aumento da entropia, causado pela dessorção das moléculas de solvente permite que as cadeias poliméricas difundam-se no espaço interlamelar. Este método é ideal para produção de nanocompósitos de polímeros termofixos, pois são insolúveis e infusíveis, e também é bom para intercalação de polímero com pouca ou nenhuma polaridade nas lamelas de silicato e, facilita a produção de filmes finos com camadas de argila orientadas e intercaladas com polímeros (RAY, 2003) Este método de obtenção de nanocompósitos foi o escolhido para utilização neste estudo, pois trata-se de um método simples, barato, e que não requer muita aparelhagem para sua preparação.

Processamento no estado sólido: parte do princípio de que a esfoliação pode ocorrer a partir da transferência de tensão do polímero sólido para a argila pela aplicação de pressão, onde se utiliza um polímero em pó com baixa granulometria, semelhante a da argila. O polímero e argila são prensados, causando transferência de tensão e esfoliação devido à compressão dos grãos de polímero contra as partículas de argila. Em temperatura ambiente ou após pequeno amolecimento os cátions surfactantes se liquefazem, lubrificando e facilitando o escorregamento entre as camadas da argila. A aplicação de carga para forçar à esfoliação, pode ser melhorada pelo uso de partículas sólidas do polímero como promotores da transferência de tensão (CARASTAN, 2007, RAY, 2003, SAITO et al, 2006, KOMMMAN et al, 2001).

2.7.4.2 Outros métodos

Polimerização em massa: Nesse método, a polimerização do polímero ocorre junto com a incorporação de argila. No início do processo, realiza-se um banho termostático para controle de temperatura. O monômero deve ser agitado junto com a argila até atingir um grau de homogeneização adequada, posteriormente adiciona-se um iniciador adequado, em seguida a mistura é submetida a um novo banho termostático e, com o término da polimerização a mistura é colocada em banho-maria em um sistema de etanol e água, de maneira a terminar o processo de polimerização (CARASTAN, 2007).

Combinação das técnicas: geralmente prepara-se um masterbatch de nanocompósito polimerizado in situ ou solução possuindo elevada concentração de argila podendo ser misturado ao polímero fundido. Pode-se também fazer um masterbatch que tenha afinidade com argila (BOTELHO, 2006).

DARDER e colaboradores (2003) obtiveram nanocompósitos, por meio da intercalação do biopolímero quitosana em argilas montmoriloniticas, com propriedades excelentes para aplicação em sensores para ânions monovalentes.

TEIXEIRA (2011) desenvolveu nanocompósitos de amido, gelatina, isolado protéico de soja, quitosana e argila montmorilonita para aplicação em embalagens alimentícias. Verificou que a concentração de argila influencia a resistência a tração dos nanocompósitos, que a quitosana pode em altas concentrações diminuir a resistência mecânica e alongamento dos filmes, e que com o aumento da concentração de quitosana e argila houve uma diminuição na solubilidade dos filmes.

BRAGA e colaboradores (2009) produziram filmes de nanocompósitos quitosana/montmorilonita pela técnica de intercalação por solução variando as concentrações dos materiais e obtiveram nanocompósitos intercalados e esfoliados com significativa estabilidade térmica.

XU e colaboradores (2006) prepararam nanocompósitos de quitosana/argila pelo método de espalhamento, obtiveram nanocompósitos com estrutura esfoliada e intercalada, em função da quantidade de argila utilizada na preparação.