Influência da geometria dos parafusos da extrusora na dispersão de nanocompósitos

Abstract

A preparação de sistemas poliméricos bem dispersos, especialmente a produção de nanocompósitos de polímero-argila, tornou-se um tópico de pesquisa intenso devido ao seu elevado potencial de aplicação. Atualmente, assume-se que um elevado grau de dispersão da argila, particularmente elevada esfoliação, aprimora o desempenho do nanocompósito. Apesar de se conhecerem os parâmetros que influenciam a dispersão da argila na matriz do polímero - adesão interfacial, coesão dos tactoides e condições operatórias - o efeito de cada um no início e na extensão da dispersão das argilas ainda é tópico de discussão. As extrusoras de duplo fuso são frequentemente utilizadas na preparação de nanocompósitos de matriz polimérica, dadas as suas excelentes capacidades de mistura, produção contínua e elevada e flexibilidade geométrica, uma vez que é possível adaptar a configuração dos parafusos aos requisitos do processo. Assim, o presente estudo teve como foco principal a análise do efeito da geometria de diversos tipos de elementos de parafuso no grau de dispersão dos nanocompósitos processados. Para tal, foram avaliados diferentes parâmetros, nomeadamente o efeito da concentração da carga, a velocidade de rotação do fuso e a configuração do fuso através de caracterização reológica em linha, utilizando uma um novo reómetro em linha de fenda dupla, desenvolvido no IPC/UMinho, denominado fieira reométrica.

The preparation of well dispersed polymer systems, especially the production of polymer clay nanocomposites has become a widely recognized research topic due to their high potential. It is now assumed that a high degree of dispersion, particularly high exfoliation, improves the nanocomposite performance. And although we know the parameters that influence the dispersion of clay in the polymer matrix, such as interfacial adhesion, chemical affinity and operative conditions, the effect of each one on the beginning and extent of clay dispersion is still a topic of discussion. Twin-screw extruders are often used in the preparation of polymer matrix nanocomposites, given their excellent blending capabilities, continuous and high throughput, and geometric flexibility. Thus, the present study focused on the analysis of the effect of geometry of various types of screw elements on the degree of dispersion of the processed nanocomposites. For this, different parameters were evaluated, namely the load effect, the screw speed and the screw configuration through in-line characterization using a new double slit in-line rheometer, developed at IPC/UMinho, called rheometric slit die.