Nanocompósitos poliméricos de matriz PA6 vem sendo amplamente estudados [6 - 10, 28, 39 – 42, 44, 54 – 63], uma vez que sua alta polaridade, a relativa flexibilidade de suas cadeias (quando comparado, por exemplo a outros polímeros polares como poliésteres) e processabilidade permitem a obtenção
de materiais com boa dispersão e distribuição das nanocargas, boas interações polímero/carga e variáveis graus de cristalinidade e orientação, dependendo do tipo de fluxo presente (cisalhante e/ou elongacional) durante seu processamento. As cargas com dimensões nanométricas mais utilizadas são as montmorilonitas, naturais ou organofílicas [6 - 10, 28, 39 – 42, 44, 54 – 57], mas o uso de outras cargas como haloisita [58 - 60], zeólitas [61] e nanotubos de carbono [62, 63] também vem sendo estudado.
A incorporação, dispersão e distribuição de argilas lamelares à matriz de PA6 foi foco de vários estudos. Dennis et al. [39] estudaram a importância das interações das cadeias poliméricas com a superfície das argilas e das condições de processo (diferentes tipos de extrusoras e perfis de rosca) na produção de nanocompósitos de PA6 com MMT organofílicas. Mostraram que tanto o tipo de tratamento superficial do silicato quanto o tipo de extrusora/rosca utilizados afetam o grau de delaminação e dispersão da MMT, sendo obtidos melhores resultados quando utilizada uma MMT tratada com surfactante orgânico polar e extrusora de rosca dupla não-interpenetrante. Além disso, observou-se que alto cisalhamento é necessário para o inicio do processo de dispersão, porém para que ocorra intercalação das cadeias poliméricas há a necessidade de um tempo de residência em baixo cisalhamento. Resultados similares foram obtidos por Chavarria et al. [40]. Fornes et al. [44] estudaram a influência do peso molecular da PA6 nas propriedades mecânicas e na morfologia de nanocompósitos com 1,5 e 3% de MMT tratadas organicamente e obtidos por mistura no estado fundido usando uma extrusora de rosca dupla. Verificaram que, de modo geral, quanto maior o peso molecular da PA6, melhor foi o estado de esfoliação da MMT, com maiores aumentos relativos no módulo elástico e na tensão de escoamento e com menor perda de ductilidade, quando comparados aos resultados dos nanocompósitos de PA6 de menor peso molecular.
O uso da haloisita como uma nanocarga inorgânica em nanocompósitos de PA6 é recente e poucos trabalhos são encontrados na literatura [58 - 60]. Hedicke-Höchstötter et al. [58] estudaram a viabilidade de se utilizar a haloisita como uma nova carga em nanocompósitos de PA6 preparados por mistura no
estado fundido e conformados por moldagem por injeção. As propriedades mecânicas e termo-mecânicas de nanocompósitos com teores de 2 e 5% de HNT foram avaliadas e comparadas com os resultados obtidos para nanocompósitos obtidos a partir de MMT organofílica. Em ambos nanocompósitos as nanocargas foram bem dispersas e distribuídas na matriz de PA6 e observaram-se aumentos significativos na resistência à tração (sendo o melhor resultado para os nanocompósitos PA6/MMT) e no módulo de armazenamento (neste caso, o maior aumento foi observado para PA6/HNT). Apesar do aumento no módulo elástico não ser tão pronunciado para os nanocompósitos PA6/HNT quando comparado aos valores obtidos para PA6/MMT, a queda na ductilidade nesse nanocompósito foi menos pronunciada, levando a um melhor balanço de rigidez/tenacidade, mesmo para halosita sem tratamento orgânico. Guo et al. [59] estudaram a cristalização não-isotérmica e o polimorfismo da PA6 e de nanocompósitos de PA6/HNT (obtidos por extrusão de rosca dupla) através de DSC, WAXD e MOLP. Os teores de HNT adicionados foram de 2, 5 e 10phr. Verificaram que a HNT atuou como agente nucleante, além de reduzir a mobilidade das cadeias da PA6 devido à grandes interações polímero/carga. Além disso, a HNT acelerou a cristalização, aumentou a energia livre superficial de dobra e o teor de fase γ, sendo esse aumento dependente do teor de HNT presente, além de se verificar um aumento na cristalinidade dos nanocompósitos com a taxa de resfriamento. Guo et al. [60] também estudaram o comportamento térmico e mecânico de nanocompósitos de PA6 com HNT tratada superficialmente com agente silano. Verificaram aumentos significativos na resistência à tração e no módulo de flexão, sem perdas na resistência ao impacto, além de maiores valores de HDT, sendo esse aumento mais pronunciado quanto maior o teor de HNT. Os autores atribuíram esses comportamentos ao excelente estado de dispersão da HNT e a ligações covalentes interfaciais formadas durante o processo de incorporação da HNT tratada.
A PA6 é muito utilizada na fabricação de filmes multicamadas pelo processo de coextrusão devido às suas propriedades de barreira a gases. Porém, seu uso como matriz de filmes tubulares é restrito, uma vez que o
processo necessita de materiais com alta resistência do fundido, sendo necessário, portanto, o uso de resinas com alto peso molecular, e no caso da PA6, com quantidades de monômeros residuais que possam compensar a degradação do material durante o processamento [28]. Beatrice et al. [28] avaliaram o comportamento mecânico, ótico e de permeabilidade de filmes tubulares de nanocompósitos de PA6 com diferentes teores (3 e 5%) de argila organofílica. Verificou-se uma grande queda da pressão na matriz durante o sopro dos nanocompósitos em relação ao filme de PA6 pura pelo alinhamento das lamelas de argila com a direção do fluxo. Além disso, a presença da argila levou a um aumento significativo no módulo elástico (sendo maior quanto maior o teor de argila) sem perdas nas propriedades de ruptura, bem como à diminuição das taxas de permeabilidade ao O2 e vapor de água e na opacidade total dos filmes. Miri et al [56] estudaram a influência das condições de processamento e de tratamentos térmicos no comportamento de cristalização e na estrutura cristalina de nanocompósitos de PA6/MMT (com teores de MMT de 2 e 4,5%), obtidos através de processos de micro-extrusão e sopro de filmes tubulares. Mostrou-se que o efeito nucleante das partículas de argila é extremamente dependente das condições de processamento anteriores à solidificação, principalmente da intensidade do cisalhamento (que pode promover auto-nucleação) e da temperatura do fundido (que regula a densidade desses núcleos instáveis). O teor de MMT influenciou a cinética de cristalização e dificultou o crescimento dos cristais. A taxa de resfriamento é determinante para a formação da estrutura cristalina, influenciando a formação das fases α e γ. Picard et al. [57] estudaram o comportamento de permeação em filmes tubulares de nanocompósitos de PA6 com teores de MMT organofílica variando entre 0 e 18wt.%. Por WAXD e MET verificaram a presença de estruturas esfoliadas, porém para teores de MMT acima de 10%, observou-se uma tendência de aglomeração de tactóides de MMT. Todos os filmes apresentaram tanto a fase cristalina α quanto a γ, sendo que quanto maior o teor de MMT, maior é a proporção de fase γ, apesar de não serem verificadas alterações significativas no grau de cristalinidade dos sistemas. Os nanocompósitos apresentaram comportamentos de permeação superiores ao
da matriz de PA6, verificando-se dependência com o teor, tamanho e com o estado de dispersão da MMT na matriz.
A partir dos trabalhos apresentados, pode-se observar que a dispersão e distribuição de nanocargas em uma matriz de PA6 pode ser alcançada através do uso de condições otimizadas de processamento e pela presença de interações entre a carga e o polímero. Além disso, o uso da haloisita como carga reforçante se mostra promissor, mesmo sem a presença de tratamento superficial de organofilização. Um estudo mais abrangente do comportamento reológico deve ser realizado, principalmente para a obtenção dos filmes tubulares dos nanocompósitos de PA6/HNT. Por fim, faz-se necessário também o estudo da variação da cristalinidade (e das fases cristalinas) dos filmes com relação à presença das diferentes nanocargas e também às diferentes condições de processamento, para uma posterior correlação com as propriedades finais dos filmes.