Title

Efeito sinérgico do caulim e Fe₂O₃ na estabilidade térmica de compósitos à base de resina epóxi

Synergistic effect of kaolin and Fe₂O₃ on the thermal stability of epoxy resin-based composites

Authorship

SILVA, KAYK SANTANA DA; CONDE, ANA CLARA SILVA; VIEIRA, ANTHONY GUIMARÃES ESTEVES; MISQUITA, NILSON MOREIRA DE; FREITAS, IAN MIRANDA DE; SILVA, DOUGLAS SANTOS; MONTEIRO, SERGIO NEVES; LOPES, THOMAZ JACINTHO

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DOI

10.5151/2594-4711-43119

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Abstract

A incorporação de cargas minerais e óxidos metálicos em matrizes poliméricas representa uma estratégia promissora para melhoria das propriedades térmicas e estruturais de compósitos aplicados em ambientes severos. Neste trabalho, avaliou-se a influência da incorporação de caulim [Al₂Si₂O₅(OH)₄] e óxido de ferro (Fe₂O₃) nas propriedades estruturais, morfológicas e térmicas de compósitos à base de resina epóxi. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com elétrons retroespalhados (MEV/BSE), espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e análise termogravimétrica (TGA/DTG). Os resultados de DRX confirmaram a preservação das fases cristalinas incorporadas, enquanto as análises de FTIR indicaram interações físicas entre matriz e reforços. As micrografias obtidas por MEV evidenciaram distribuição relativamente homogênea das partículas minerais, com pequenas regiões de aglomeração. As análises térmicas demonstraram aumento da estabilidade térmica dos compósitos modificados, especialmente no sistema híbrido contendo caulim e Fe₂O₃, indicando efeito sinérgico entre as cargas inorgânicas.

The incorporation of mineral fillers and metal oxides into polymer matrices represents a promising strategy for improving the thermal and structural properties of composites applied under severe operating conditions. In this study, the influence of kaolin [Al₂Si₂O₅(OH)₄] and iron oxide (Fe₂O₃) incorporation on the structural, morphological, and thermal properties of epoxy-based composites was evaluated. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy with backscattered electrons (SEM/BSE), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and thermogravimetric analysis (TGA/DTG). XRD results confirmed the preservation of the incorporated crystalline phases, while FTIR analyses indicated physical interactions between the matrix and fillers. SEM micrographs revealed a relatively homogeneous distribution of mineral particles, with small agglomerated regions. Thermal analyses demonstrated increased thermal stability for the modified composites, especially for the hybrid system containing kaolin and Fe₂O₃, indicating a synergistic effect between the inorganic fillers.

Keywords

Compósitos poliméricos, Caulim, Fe₂O₃, Estabilidade térmica

Polymer composites, Kaolin, Fe₂O₃, Thermal stability