Avaliação das propriedades finais de nanocompósitos de EPDM/NBR reforçados com óxido de grafeno reduzido

Abstract

Este estudo investigou a interação entre dois elastômeros, opolietileno-propileno-dieno (EPDM) de natureza apolar e a borracha nitrílica (NBR) polar, com a adição de óxido de grafeno reduzido (rGO) e agente compatibilizante a base de elastômero de etileno quimicamente modificado com anidrido maleico (E-g-MA). Inicialmente, os elastômeros foram avaliados individualmente, e após a blenda EPDM/NBR (70/30). A preparação das amostras foi realizada em um moinho aberto de dois rolos, seguindo a ordem de adição do EPDM, NBR e, por último, a mistura dos dois elastômeros. A caracterização do óxido de grafeno reduzido foi realizada por Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise Termogravimétrica (TGA). Já as amostras elastoméricas foram caracterizadas por meio de curvas reométricas, resistência à tração, dureza, MEV, resistência química e envelhecimento acelerado. Os resultados indicaram uma boa interação entre o EPDM e o rGO, como evidenciado nas imagens de MEV e pelas propriedades de vulcanização, promovendo um aumento significativo de 138% na tensão máxima e 133% no alongamento na ruptura, na presença do agente compatibilizante. Para a NBR, a adição do rGO promoveu aumento no número de reticulações, mas sem ocasionar efeitos significativos nas propriedades mecânicas, assim como, o agente compatibilizante não atuou no aumento da dispersão do rGO. Já, a blenda EPDM/NBR apresentou um desempenho satisfatório com a adição do agente compatibilizante e do rGO, resultando em um aumento de até 80% na resistência à tração, além de uma redução no tempo de vulcanização, o que levou a um aumento na densidade de ligações cruzadas. Este efeito também foi observado por meio de um aumento de até 20% na dureza com a adição de 1 phr de rGO. Adicionalmente, foi observado aumento na resistência química da blenda, quando submersa em propanona, uma vez que houve redução na variação de volume. Sendo assim, o rGO atuou na melhoria das propriedades finais dos elastômeros EPDM e da blenda EPDM/NBR, principalmente na presença do agente compatibilizante. Tais resultados evidenciam a possibilidade de ampliação destes elastômeros em aplicações que exigem maior rigidez e temperaturas elevadas.

This study investigated the interaction between two elastomers, apolar ethylene propylene-diene (EPDM) and polar nitrile rubber (NBR), with the addition of reduced graphene oxide (rGO) and a compatibilizing agent based on maleic anhydride-grafted ethylene elastomer (E-g-MA). Initially, the elastomers were evaluated individually, followed by the EPDM/NBR blend (70/30). Sample preparation was carried out in a two-roll mill, following the order of adding EPDM, NBR, and finally, the mixture of the two elastomers. Characterization of the reduced graphene oxide was performed by X-ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Thermogravimetric Analysis (TGA). The elastomeric samples were characterized by rheometric curves, tensile strength, hardness, SEM, chemical resistance, and accelerated aging. The results indicated good interaction between EPDM and rGO, as evidenced by SEM images and vulcanization properties, promoting a significant increase of 138% in maximum tensile stress and 133% in elongation at break in the presence of the compatibilizing agent. For NBR, the addition of rGO promoted an increase in the number of crosslinks, but without causing significant effects on mechanical properties; similarly, the compatibilizing agent did not enhance rGO dispersion. The EPDM/NBR blend, however, showed satisfactory performance with the addition of both the compatibilizing agent and rGO, resulting in an increase of up to 80% in tensile strength, along with a reduction in vulcanization time, which led to an increase in crosslink density. This effect was also observed through an increase of up to 20% in hardness with the addition of 1 phr of rGO. Additionally, an increase in the chemical resistance of the blend was observed when submerged in propanone, as there was a reduction in volume variation. Therefore, rGO improved the final properties of EPDM elastomers and the EPDM/NBR blend, especially in the presence of the compatibilizing agent. Such results highlight the possibility of expanding the use of these elastomers in applications requiring greater stiffness and elevated temperatures.