Tırgi oyununun ezgi ve ritim notası

Os ensaios de queima foram realizados obedecendo as recomendações do método de teste padrão para medição da velocidade e tempo preconizada pela norma ASTM D635-10 em

amostras conforme apresentadas na Figura 26, com o intuito de analisar o efeito da adição do argilomineral na velocidade de propagação de chama do polímero.

Todas as amostras foram submetidas à presença de chama direta conforme se observa na Figura 53. Após a estabilização da chama no bico, os corpos de prova foram submetidos ao início do processo de queima. Na fase de aquecimento não houve nenhuma diferença nas características e na maneira como os corpos de prova iniciaram suas fases de pirólise e, por conseguinte suas fases de ignição, conforme etapas vistas na Figura 9 .

Após a ignição e conclusão da queima em cada um dos ensaios, verificou-se que todas as amostras queimaram desde sua marca inicial até a final. A maneira como queimaram foi semelhante entre elas, com apenas pequena variação na intensidade da altura da chama, mas com semelhante intensidade de fumaça.

Ainda por análise visual percebeu-se que a presença da montmorilonita reduziu a velocidade de queima.

Com o término do ensaio e cronometragem do tempo de queima para o mesmo comprimento em todas as amostras, os dados coletados permitiram o cálculo do valor da velocidade de queima medida em termos de milímetros por minuto. Com base nos resultados foi possível diferenciar qual amostra obteve maior retardo na propagação da chama.

A Figura 54 mostra em gráfico as médias das velocidades de queima e seus respectivos desvios para cada uma das amostras. Observa-se que a maior velocidade de queima foi medida com uma média de 25,1 mm/min para o polímero em seu estado puro, ou seja, a resina éster vinílica sem argila. Notadamente as composições com teor de 2% de argila, sejam com ou sem acetato de sódio apresentaram as menores velocidades de queima. Tomando novamente o polímero puro como referência em 100% da velocidade, pode-se concluir que no compósito adicionado de 2% de argila com acetato de sódio ocorreu uma redução de 43,7% na velocidade de queima, e, ainda quando se compara com o compósito com a adição de 2% argila pura a redução na velocidade de queima foi de 52,9%.

Para as outras composições dos nanocompósitos, polímero com 1% de argila e 4% de argila aditivada ou não com acetato de sódio, observa-se uma redução menor na velocidade de propagação de chamas. A velocidade média de propagação de chama apresentou uma redução de 25,1 mm/min para 16,2 mm/min e 18,3 mm/min, para os nanocompósitos com 1% e 4% de argila, respectivamente. Não foram observados melhores resultados para argila modificada com acetato.

Desta análise pode-se afirmar que a adição da montmorilonita provocou uma redução da velocidade de queima sendo o melhor resultado obtido para nanocompósitos com teor de 2% argila pura. Este material foi também o que apresentou maior valor médio de resistência mecânica.

Na Figura 55 está apresentada uma imagem característica dos corpos de prova após o ensaio de queima. Em todos os corpos de prova fica visível a carbonização da extremidade de queima evidenciando uma porosidade provocada pela frente de chama.

Figura 55 – Ensaio de resistência à propagação de chama

4.2.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA – (MEV)

Na Figura 56 sete micrografias realizadas em MEV são mostradas para análise das morfologias superficiais de cada uma das amostras. Ao se analisar a morfologia de cada amostra, observa-se a existência de poros na superfície do material carbonizado remanescente da queima. No polímero puro esta região apresentou-se em menor quantidade e de forma menos profunda, indicando que a chama propagou de maneira mais uniforme queimando o material com liberação de gases e vapores que estimularam o processo de combustão.

Quando se observa a morfologia do polímero aditivado com o argilomineral, percebe-se a ocorrência do aumento dos poros, sejam em quantidade, sejam em tamanho ou profundidade. Este fato alinha-se com o ocorrido nos estudo de (OLEKSY, SZWARC- RZEPKA e MACIEJ HENECZKOWSKI, 2014). Os compósitos com 1% e 4% de montmorilonita apresentaram uma superfície mais suavizada, distinta da superfície vista no compósito com 2%, demonstrado uma diferença entre eles.

Combinando-se essa informação com aquelas obtidas no ensaio de propagação de chama, percebe-se que há uma relação entre a morfologia e a velocidade de queima e onde ocorre a queima mais lenta a superfície é mais porosa e irregular.

No compósito com menor teor de particulado nanométrico (1%), não há retenção suficiente de vapores, mas já ocorre influência das nanopartículas no mecanismo de propagação da chama inibindo o seu desenvolvimento. Entretanto, como há metade da carga mineral que o composto de melhor desempenho (2%), a chama se propaga com maior facilidade.

Para o compósito com teor mais elevado de particulado (4%), embora exista o dobro de nanoparticulado quando comparado ao de melhor desempenho, verificou-se que com a mesma energia e mecanismo de dispersão usado para os três compósitos, ocorreu deficiência de dispersão, conforme se pode comprovar pela análise de microscopia eletrônica de transmissão. Isto também foi observado quando do rompimento do material carbonizado, com maior frequência, durante o processo de queima.

Portanto, pode-se concluir que o processo de retardo de chama está relacionado com o teor de argilomineral, o mecanismo de dispersão e ainda com o processo de preparação e secagem do nanoparticulado a ser inserido no polímero. O tratamento do nanoparticulado desenvolvido neste trabalho, com a retirada de matéria orgânica, impurezas e secagem por liofilização contribuíram fortemente para a obtenção de um pó fino e solto para interação mecânica com o polímero. A etapa de liofilização mostrou-se fundamental para a dispersão da argila no polímero.

(a) Polímero Puro

(c) 1AC

(e) 2AC

(g) 4AC

Figura 56 – Imagens de MEV da superfície dos materiais após ensaio de resistência à propagação de chama. (a) polímero puro; (b) nanocompósito com 1 wt.% MMT; (c) nanocompósito com 1 wt.% MMT e Ac; (d) nanocompósito com 2 wt.% MMT; (e) nanocompósito com 2 wt.% MMT e Ac; (f) nanocompósito com 4 wt.%

5 _{CONCLUSÃO E PERSPECTIVAS FUTURAS}

Este trabalho teve como objetivo estudar um tratamento de argila nanométrica esmectita do tipo montmorilonita para permitir a sua compatibilização com resina estervinílica e o efeito da sua adição na taxa de propagação de chamas do polímero. A argila foi obtida na forma bruta in natura e submetida a uma rota de purificação por ataque ácido e retirada de matéria orgânica com peróxido, seguida de um processo de secagem por desidratação pelo processo de liofilização em duas configurações: uma com acetato de sódio e outra sem acetato de sódio.

Na análise de área superficial por BET, verificou-se que a argila desidratada sem a presença do acetato de sódio obteve a maior área superficial por grama, seguida da amostra com acetato de sódio e por último da argila bruta. Concluiu-se que a secagem da argila nanométrica pelo processo de liofilização é eficiente quando se busca uma argila solta e dispersa como um pó muito fino. Este processo mostrou-se fundamental para a obtenção de nanocompósitos com estrutura intercalada, que resultou em propriedades de retardo de chama sem perdas de propriedades mecânicas.

A análise do difratograma de raios X comprovou que não houve abertura entre os espaçamentos basais da nanoargila. Em contrapartida verificou-se uma forte queda no nível de intensidade dos picos caracterizando amorfização do material.

Através das análises térmicas pode-se concluir que a argila pura liofilizada teve menor perda de massa em relação a argila adicionada de acetato de sódio liofilizada e a argila bruta. Isto se deve a menor presença de água na argila pura liofilizada, sendo esta a mais estável termicamente.

Pela análise de FTIR, a inserção no acetato de sódio na argila foi realizada com sucesso e demonstrada sua presença na análise do pó com o aparecimento dos picos associados.

Nanocompósitos foram fabricados com as argilas com percentuais de argila de 1, 2 e 4% em massa, com e sem modificação com acetato de sódio, e verificou-se por meio de análise de FTIR que não houve a confirmação de ligações químicas entre argila, acetato e resina, considerando que os picos do FTIR não se modificaram, indicando que a argila está dispersa na matriz, podendo ainda ser modificada com um aditivo químico que promova uma real união química entre a fase dispersa e a matriz.

Quanto às análises termogravimétricas dos nanocompósitos, observou-se que as estabilidades foram semelhantes e concluiu-se que a polimerização e pós-cura do nanocompósito além de integrar o acetato à matriz, a água estrutural existente neste composto vista na análise da argila também foi retirada. Com isto, deixou-se de promover o ganho que este composto poderia trazer quando comparado com a argila pura, se a pós-cura não tivesse eliminado a água existente no pó da nanoargila.

Os ensaios das propriedades de resistência mecânica e módulo de elasticidade indicaram que argila pura liofilizada mostrou-se melhor que seu par com a adição de acetato de sódio. Dentre as várias composições de nanocompósito estudadas, o teor de 2 % de argila adicionada ao polímero foi o que resultou em maior resistência mecânica. A partir dos ensaios de queima também se verificou que o nanocompósito com 2 % em teor de argila obteve o melhor resultado com redução na velocidade de queima de 52,9 %.

A análise de MEV demonstrou que o material carbonizado das várias composições possui uma morfologia porosa que aumenta na medida em que a resistência a chama também aumenta. O mecanismo de retardo de propagação de chama resultante da adição da MMT no polímero está ligado a retenção dos gases voláteis e barreira ao oxigênio que resulta na redução da velocidade de queima.

As imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) sugerem regiões de intercalação e aglomeração. Estas nano-morfologias estão relacionadas com o grau de dispersão, energia e forma de processamento quando da fabricação do polímero. Para nanocompósitos com até 2 % de argila, foi possível obter uma estrutura intercalada com melhorias no retardo de chamas, sem prejuízo de resistência mecânica. Para materiais com 4 % de argila, a presença de aglomerados resultou em redução na resistência mecânica e menor eficiência no retardo de propagação de chamas.

Em resumo, conclui-se que o nanocompósito fabricado com resina éster vinílicas adicionadas de montmorilonita tem boas perspectivas como promotoras de retardo de chamas sem o comprometimento da resistência mecânica e módulo de elasticidade. A metodologia de tratamento de argila montmorilonítica in natura para compatibilização com resina epóxi éster vinílica apresentada nesta pesquisa, com destaque para a etapa de liofilização, resultou em nanocompósitos com estruturas intercaladas que produziram redução significativa de taxa de propagação de chama. As melhores propriedades foram obtidas para os nanocompósitos com 2 % em massa de argila. Essas propriedades foram relacionadas com a estrutura do material. A modificação da argila com acetato de sódio não apresentou qualquer melhoria de propriedades mecânicas ou de propagação de chamas.

PERSPECTIVAS FUTURAS

Tendo em vista o contexto das atividades desenvolvidas neste trabalho, bem como os resultados obtidos são propostos os seguintes trabalhos futuros:

a) Desenvolvimentos de curvas termogravimétricas considerando a inserção de umidade junto à argila e ou ao acetato de sódio;

b) Estudo de calorimetria na queima do compósito e inserção de compostos para promover a resistência ao fogo;

c) Estudos de compatibilizantes da argila com o polímero, para que ocorra também a interação química;

d) Desenvolvimento de rotas de esfoliação externa à polimerização para maior eficiência no compósito.

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