Nanocompósitos a base de polietileno de baixa densidade utilizando óxido de grafeno e grafeno como cargas

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Medeiros, Gabriela Santos
• Orientador(a): Fechine, Guilhermino José Macêdo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: PEBD; grafeno; óxido de grafeno; nanocompósitos; embalagens; propriedades de barreira
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/26436

O objetivo principal deste projeto científico foi obter e caracterizar nanocompósitos poliméricos a base de polietileno de baixa de densidade-PEBD e cargas bidimensionais (óxido de grafeno e grafeno), de modo a melhorar as propriedades de barreira em que haja perdas significativas em propriedades mecânicas e transparência. Inicialmente, sintetizado pelo método de Hummers, o óxido de grafite (Gr-O) foi caracterizado por espectroscopia Raman, difração de raios-X (DRX) e, análise termogravimétrica (TGA). O óxido de grafeno (GO) obtido após esfoliação líquida em água do Gr-O foi caracterizado por microscopia de força atômica (AFM). Os resultados confirmaram o processo de oxidação do grafite para obtenção do Gr-O, bem como um GO com até 10 camadas empilhadas. Do mesmo modo, o grafeno adquirido da empresa 2DM foi analisado, e por meio a espectroscopia Raman sinalizou um grafeno com poucas camadas (maior concentração em 5 camadas). Os nanocompósitos foram obtidos via mistura no estado fundido utilizando uma extrusora dupla rosca com teores de cargas iguais a 0,05, 0,1 e 0,3% em massa. Esses materiais foram injetados e corpos-de-prova foram obtidos para realização de ensaios térmicos (DSC), reológicos e mecânicos. Para as duas primeiras caracterizações não é notado alteração dos materiais devido à baixa quantidade de carga empregada, entretanto é notado melhor desempenho mecânico para as composições PEBD/GO (0,05%) e PEBD/G (0,05%). Após a primeira extrusão, o material foi novamente processado em uma extrusora mono-rosca para produção dos filmes, sendo estes analisados por diferentes técnicas. Os resultados indicaram que as cargas permitiram um aumento da cristalinidade, assim como concentrações menores apresentaram melhor distribuição de partículas. Simultaneamente com a influência da orientação das partículas, melhores desempenhos para os filmes analisados mecanicamente no sentido longitudinal foram observados. As propriedades de superfície (ângulo de contato) dos filmes corroboram com a performance dos materiais para propriedades de barreira ao vapor d’água e ao gás oxigênio, sendo a intervenção dos grupos funcionais (GO), cristalinidade e distribuição de partículas os fatores mais importantes para aumento dessas propriedades. Um novo nanocompósito foi preparado, 1,0% de grafeno em PEBD, e os resultados indicam poucas modificações observadas para as propriedades de superfície, morfológicas, térmicas e mecânicas.