Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)

A morfologia e o estado de dispersão da argila nos nanocompósitos de HDPE e de PA6 e nos filmes destes nanocompósitos foram avaliados através de microscopia eletrônica de transmissão.

Nanocompósitos de HDPE com argila C15A

A Figura 4.31 apresenta micrografias de amostras dos nanocompósitos de HDPE com 3 e 5% de argila C15A, produzidos na extrusora de rosca dupla, após tingimento com RuO4, a um aumento de 25000x. Esse tingimento evidencia a presença da fase EVA (regiões escuras das micrografias). Pode-se notar que o concentrado de EVA com argila C15A encontra-se bem distribuído na matriz de HDPE, e também apresenta um elevado nível de deformação, como esperado, uma vez que a razão de viscosidades na faixa de taxas de cisalhamento presentes durante o processo de obtenção dos nanocompósitos na extrusora de rosca dupla é baixa. Outro detalhe importante a ser notado é o fato da argila C15A estar presente predominantemente na fase EVA, pois pouquíssimas quantidades desta argila encontram-se presentes na matriz de HDPE.

b)

EVA + C15A

a)

Figura 4.31 Micrografias de MET dos grânulos dos nanocompósitos de HDPE com (a) 3 e (b) 5% de argila C15A, com aumento de 25000x.

Na Figura 4.32 são apresentadas outras micrografias de MET, também com coramento de RuO4, de uma região que mostra a interface entre a matriz de HDPE e as partículas dispersas dos concentrados de EVA com argila C15A, a um aumento de 66000x.

b)

C15A na interface

a)

Figura 4.32 Micrografias de MET dos grânulos dos nanocompósitos de HDPE com (a) 3 e (b) 5% de argila C15A, com aumento de 66000x.

Nota-se, principalmente no nanocompósito com teor de argila de 5%, que além de estar presente no EVA, uma pequena quantidade da argila também migrou para a interface. Isso deve ser a explicação da melhor processabilidade observada nos nanocompósitos em relação à blenda, pois a presença da argila na interface alterou as interações entre o HDPE e o EVA, atuando como um compatibilizante deste sistema. Essa migração se deve ao

tipo de surfatante presente na argila, que apresenta boas interações com as seqüências etilênicas tanto do EVA quanto do HDPE.

Quando as amostras dos nanocompósitos de HDPE não são coradas com RuO4, evidencia-se a presença da argila C15A (regiões escuras), e deste modo é possível avaliar o estado de distribuição e de dispersão da argila. A Figura 4.33 contém micrografias dos nanocompósitos com um aumento de 40000x.

a)

b)

delaminação

Figura 4.33 Micrografias de MET dos nanocompósitos de HDPE com (a) 3 e (b) 5% de argila, com aumento de 40000x, sem coramento.

A argila C15A encontra-se bem dispersa e podem ser observados tanto tactóides quanto estruturas intercaladas e esfoliadas, em baixíssimas quantidades. Esta morfologia está coerente com os resultados de WAXS. As lamelas esfoliadas encontram-se apenas no HDPE, pois, provavelmente, durante a mistura na extrusora de rosca dupla, uma pequena parte da argila intercalada no EVA migrou para o HDPE e, devido a maior viscosidade deste material na temperatura de processamento, houve uma maior delaminação das lamelas de argila pela maior eficiência na transferência de tensões do HDPE para os tactóides.

Os filmes dos nanocompósitos de HDPE também foram analisados por MET, para que se pudesse avaliar a influência do processo de sopro de filmes tubulares na morfologia dos nanocompósitos. Na Figura 4.34 são apresentadas

micrografias dos filmes dos nanocompósitos de HDPE, com coramento de RuO4, a um aumento de 15000x.

b)

a)

Figura 4.34 Micrografias de MET dos filmes dos nanocompósitos de HDPE com (a) 3 e (b) 5% de argila C15A, com aumento de 15000x.

Observa-se que a fase do concentrado de EVA com argila C15A apresenta uma maior deformação e orientação, devido ao processo de sopro. A localização preferencial da argila no nanocompósito pode ser observada na Figura 4.35, com coramento de RuO4 e aumento de 66000x.

Figura 4.35 Micrografias de MET dos filmes dos nanocompósitos de HDPE com (a) 3 e (b) 5% de argila C15A, com aumento de 66000x.

A argila C15A continuou predominantemente presente na fase EVA, e a sua migração para a interface foi mantida, o que auxiliou na melhora da estabilidade da “bolha” durante o sopro, devido ao efeito de compatibilização promovido entre o HDPE e o EVA. Nota-se também a presença de intercalação

a)

b)

entre as lamelas de argila na fase EVA, e de lamelas com características de esfoliação, em quantidades não superiores àquelas observadas nos grânulos dos nanocompósitos, na matriz de HDPE. Dessa forma, o processo de sopro dos filmes após a obtenção dos nanocompósitos em extrusora de rosca dupla não alterou significativamente o estado de intercalação/esfoliação da argila, resultado coerente com o comportamento observado por WAXS. A presença de um fluxo elongacional aumentou o nível de deformação das fases dispersas, com suas orientações preferenciais na direção da longitudinal dos filmes.

Nanocompósitos de PA6 com argila C30B

A Figura 4.36 apresenta micrografias de amostras dos nanocompósitos de PA6 com 3 e 5% de argila C30B, produzidos na extrusora de rosca dupla, a um aumento de 88000x. Pode-se notar que as lamelas da argila encontram-se bem distribuídas na matriz de PA6 e que elas apresentam um elevado nível de orientação, devido ao fluxo cisalhante presente no interior da extrusora durante o processo de obtenção dos nanocompósitos.

Figura 4.36 Micrografias de MET dos grânulos dos nanocompósitos de PA6

Na Figura 4.37 são apresentadas outras micrografias de MET de uma região que mostra as lamelas muito bem dispersas na matriz de PA6, a um aumento de 110000x.

a) b)

Figura 4.37 Micrografias de MET dos grânulos dos nanocompósitos de PA6 com (a) 3 e (b) 5% de argila

PA6, nota-se as

rtes interações existentes entre o surfatante polar desta argila e as moléculas do PA

C30B, com aumento de 110000x.

Mesmo com a adição de uma pequena quantidade de argila C30B ao um número muito elevado de lamelas dispersas, comprovando fo

6, analisadas inicialmente por medidas reológicas.

Na Figura 4.38 são apresentadas micrografias dos filmes dos nanocompósitos de PA6, a um aumento de 110000x, para que se pudesse avaliar a influência do processo de sopro na morfologia.

Figura 4.38 Micrografias de MET dos filmes dos nanocompósitos de PA6 com (a) 3 e (b) 5% de argila C30B, com aumento de 110000x.

ser observad

a)

b)

b)

a)

A dispersão das lamelas da argila nos filmes dos nanocompósitos pode a na Figura 4.39, a um aumento de 140000x.

Figura 4.39 Micrografias de MET dos filmes dos nanocompósitos de PA6 com (a) 3 e (b) 5% de argila C30B, com aumento de 140000x.

pouco influe es de

anocompósitos de PA6.

lógica