Encapsulamento de solventes em nanotubos de haloisita para promoção de auto-reparo em polímeros

Micro cracking during service is a critical problem in polymer structures and polymer composite materials. Self-healing materials are able to repair micro cracks, thus their preventing propagation and catastrophic failure of structural components. One of the self-healing approaches presented in the literature involves the use of solvents which react with the polymer. The objective of this research is to investigate a procedure to encapsulate solvents in halloysite nanotubes to promote self-healing ability in epoxy. Healing is triggered by crack propagation through embedded nanotubes in the polymer, which then release the liquid sovent into the crack plane. Two solvents were considered in this work: dimethylsulfoxide (DMSO) and nitrobenzene. The nanotubes were coated using the layer-by-layer technique of oppositely charged polyelectrolytes: cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and sodium polyacrylate. Solvent encapsulation was verified by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), analysis thermogravimetry (TGA), adsorption and desorption of nitrogen and scanning electron microscopy (SEM). The introduction of the solvent DMSO into the cavity of the nanotubes was confirmed by the techniques employed. However, was not verified with nitrobenzene only promoted clay aggregation. The results suggest that the CTAB reacted with the halloystite to form a sealing layer on the surface of the nanotubes, thus encapsulating the solvent, while this was not verified using sodium polyacrylate.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A nucleação de microtrincas durante aplicação de cargas é um problema crítico em estruturas de polímeros e compósitos poliméricos. Materiais com mecanismo de auto-reparo permitem que as microtrincas formadas sejam reparadas, evitando assim que ocorra propagação com falha catastrófica em componentes estruturais. Uma das técnicas que tem sido sugerida na literatura para a promoção de reparo de microtrincas é a aplicação de solventes que reagem com o polímero. Este trabalho tem como objetivo a obtenção de nanotubos de haloisita com agentes encapsulados que possam ser adicionados a polímeros epóxi para promoverem auto-reparo. A propagação de microtrincas no material provoca a ruptura dos nanotubos, liberando o solvente encapsulado. Dois solventes foram considerados neste estudo: dimetilsulfóxido (DMSO) e nitrobenzeno. Um procedimento de encapsulamento camada-por-camada foi apresentado utilizando os polieletrólitos, de cargas opostas, CTAB (Brometo de Cetil Trimetil Amônio) e poliacrilato de sódio. A verificação do encapsulamento se deu pelas análises de difração de raios-X (DRX), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise térmica via termogravimetria (TG), adsorção e dessorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi possível comprovar a introdução do solvente DMSO na cavidade interior dos nanotubos, o que não ocorreu com o nitrobenzeno, onde se verificou apenas a agregação da argila. Os resultados sugerem que o polieletrólito CTAB interagiu com a haloisita formando a camada sobre os nanotubos e, portanto, promoveu o encapsulamento, o que não foi verificado com o poliacrilato de sódio.