Nanocompositos de poliuretano termoplástico com nanoestruras de carbono: relação da morfologia com as propriedades termomecanicas e elétricas

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Maidana, Rafael Vieira
• Orientador(a): Andrade, Ricardo Jorge Espanhol de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: TPU; grafeno; nanotubos de carbono; nanocompósitos poliméricos
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/41358

Compósitos de poliuretano termoplástico (TPU) com nanoestruturas de carbono destacam-se por suas propriedades mecânicas, elétricas e térmicas aprimoradas, tornando-os adequados para diversas aplicações. Embora a mistura em solução e a polimerização in situ ofereçam boa dispersão, são dispendiosas, de baixo rendimento e produzem resíduos tóxicos. Em contraste, a mistura por fusão apresenta forte potencial para escalabilidade industrial. Neste trabalho, nanocompósitos de TPU com grafeno de poucas camadas, nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) e seu híbrido grafeno/MWCNT foram produzidos por meio de mistura por fusão. As amostras foram caracterizadas por técnicas físico-químicas e mecânicas. A adição de MWCNT 1% em massa aumentou a resistência mecânica em ~20%, melhorou a deformabilidade em 33% e reduziu a resistividade em cinco ordens de magnitude em comparação ao TPU puro. A análise dinâmica-mecânica (DMA) revelou que a temperatura de transição vítrea (Tg) permaneceu em torno de -23°C, com alterações mínimas em modulo de armazenamento (E’) e módulo de perda (E”). Amostras com MWCNT apresentaram aumento da viscosidade em baixas taxas de cisalhamento, indicando a formação de uma rede tridimensional entre as cadeias poliméricas, enquanto o grafeno a reduziu em altas taxas, demonstrando o efeito lubrificante das folhas de grafeno. As composições com MWCNTs apresentaram diminuição da viscosidade extensional após o tempo de deformação, enquanto as demais apresentaram regime de endurecimento por deformação. Isso ocorre porque o fluxo extensional uniaxial pode alinhar os CNTs e colapsa a rede tridimensional. Esses resultados indicam que a morfologia da carga influencia as propriedades finais dos compósitos. A compreensão desses efeitos permite o projeto de nanocompósitos de TPU de alto desempenho e baixo custo, adequados para produção em larga escala, mesmo utilizando técnicas de baixa dispersão