Estudo das propriedades mecânicas, reológicas e elétricas de nanocompósitos de polietileno de baixa densidade com grafeno ou nanotubos de carbono

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Silva, Hugo César Gomes
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
NANOCOMPÓSITOS
MASSA MOLAR
POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE
GRAFENO
NANOTUBOS DE CARBONO
NANOCOMPOSITES
MOLAR MASS
LOW DENSITY POLYETHYLENE
GRAPHENE
CARBON NANOTUBES
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - UFABC
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Resumo: Orientadora: Prof. Dra. Anne Cristine Chinellato
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Este trabalho teve como objetivo o estudo de nanocompósitos com matriz em PEBD de diferentes massas molares (PEBD1 e PEBD2 de alta massa molar e PEBD3 e PEBD4 de menor massa molar) contendo nanotubos de carbono de paredes múltiplas ou nanoplacas de grafeno. Os nanotubos de carbono ou o grafeno foram incorporados no polietileno de baixa densidade por meio de um misturador de alta velocidade tipo drais, para promover melhor dispersão das nanopartículas. Foram obtidas duas formulações para cada tipo de PEBD, uma com a adição de 1% de nanotubos de carbono e outra com 5% de grafeno. A dispersão das nanopartículas na matriz polimérica foi analisada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e as propriedades mecânicas por ensaios de tração. As propriedades reológicas foram estudadas por reometria de placas paralelas e as propriedades térmicas foram analisadas por meio das técnicas de DSC e TGA. A condutividade elétrica foi analisada para verificar o efeito no limiar de percolação elétrica. Os nanocompósitos com polietilenos de menor massa molar apresentaram melhor dispersão seguida por maiores valores de estabilidade térmica (12 °C para a formulação PE3CNT1 e 8,8 °C para a formulação PE4CNT1) e maiores valores de tensão máxima (3,2 MPa, 19,4% de aumento para a formulação PE3GNP5 e 4,6 MPa, 27,8% de aumento para a formulação PE3CNT1). Já as propriedades elétricas de todos os nanocompósitos permaneceram com característica isolante. Por fim, baseado nos resultados, concluiu-se que os nanocompósitos que utilizaram polietilenos de menor massa molar apresentaram melhores resultados mecânicos e térmicos e que a nanopartícula de nanotubos de carbono proporcionou aos nanocompósitos propriedades mais interessantes que o grafeno.The study of polymeric nanocomposites is very frequent in the nanotechnology field and one of the polymers in which nanoparticles are added is LDPE to improve mechanical properties and acquire electrical conductivity. This work aims to study low density polyethylene matrix nanocomposites with different molar masses (LDPE1 and LDPE2 with high molar mass and LDPE3 and LDPE4 with lower molar mass) containing multiwall carbon nanotubes and graphene nanoplatelets. The nanoparticles were incorporated into low density polyethylene using a high-speed mixer to promote better nanoparticle dispersion. Two formulations were obtained for each LDPE, one with the addition of 1% carbon nanotubes and another with 5% graphene. The dispersion of nanoparticles was analyzed by scanning electron microscopy, and the mechanical properties were evaluated by tensile tests. The rheological properties were studied by parallel plate rheometry and the thermal properties were analyzed using DSC and TGA techniques. Electrical conductivity was analyzed to verify the effect on the electrical percolation threshold. The nanocomposites with lower molar mass polyethylenes showed better dispersion followed by better thermal stability values (12 °C for the PE3CNT1 and 8.8 °C for the PE4CNT1 formulation) and better stress properties (3.2 MPa/ 19.4 % increase for the PE3GNP5 and 4.6 MPa/ 27.8% increase for the PE3CNT1 formulation). On the other hand, the electrical properties of all nanocomposites remained with an insulating behavior. In conclusion, based on the results, the nanocomposites that used polyethylene with lower molar mass presented better mechanical and thermal results and the carbon nanotube provided to the nanocomposites more interesting properties than graphene.Chinellato, Anne CristineCarastan, Danilo JustinoVenâncio, Everaldo CarlosSousa Junior, Rogério Ramos deSilva, Hugo César Gomes2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf103 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126260http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126260&midiaext=81157Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=126260porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-02-05T16:34:16Zoai:BDTD:126260Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2024-02-05T16:34:16Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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