Influência da polidopamina e do SEBS-g-MA em compósitos com altíssima concentração de cobre para uso em manufatura aditiva de peças metálicas uso de processo Eco-Friendly.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Sakahara, Rogerio Massanori
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3-D printing; Additive manufacturing; Adhesives; Binders; Blends; Cobre; Composite materials; Cooper; Impressão 3D; Manufatura aditiva; Materiais compósitos; Materiais compósitos poliméricos; Polymeric composite materials; Polymers
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08032024-110637/

A produção de peças metálicas a partir do método de manufatura aditiva, impressão 3D, envolvem quatro etapas: 1. produção do compósito metálico; 2. moldagem por impressão 3D pelo método de deposição do material fundido (FDM - Fused Deposition Modeling); 3. extração do ligante (debinding) e 4. Sinterização. Este trabalho foi concentrado na 1ª etapa: produção do compósito metálico. O compósito estudado trata-se de uma combinação de um pó metálico (cobre), uma matriz polimérica (ABS) que serve como veículo para o transporte do metal e por fim, dois agentes interfaciais (polidopamina e SEBS-g-MA) que tiveram o papel de auxiliar a adesão do metal com a matriz polimérica durante todas as etapas de processamento. A originalidade deste trabalho consiste na utilização de um equipamento termocinético robusto o suficiente para produzir compósitos com altíssimas concentrações de cobre com o uso da polidopamina, que foi inspirada na natureza, onde os mexilhões invertebrados utilizam-na para se aderirem em superfícies com excelentes resultados de força de ligação. Como ponto de partida desta avaliação foi feito uma pré análise de polaridade com o uso da técnica de medição dos ângulos de contato das matérias-primas. Para isso, as diferentes combinações de matérias-primas poliméricas (com e sem os agentes interfaciais) foram utilizadas para recobrir superfícies de lâminas de cobre a fim de observar a alteração da polaridade. Observou-se um gradiente de melhora principalmente para as amostras recobertas com polidopamina. Para o uso adequado desta última matéria-prima para recobrimento foi necessária uma etapa de polimerização específica com uso de Cloridrato de tris(hidroximetil) aminometano (TRIS) e cloridrato de dopamina (DOPA). As superfícies das respectivas amostras de cobre recobertas também foram avaliadas por microscopia e EDS. Esta avaliação prévia sobre a polaridade foi fundamental para o prosseguimento e produção dos compósitos deste trabalho, ou seja: ABS + cobre em pó e ABS + cobre em pó encapsulado com a substância (polidopamina) em equipamento termocinético (drais). Inclusive, foi também avaliado a sinergia do uso das duas matérias-primas de função similares: polidopamina e SEBS-g-MA. Após a produção dos compósitos, foram estudados: as propriedades mecânicas, bem como resultados do comportamento reológico destas amostras fazendo uso da técnica de reômetro capilar e, por fim a verificação da morfologia com o auxílio de microscopia eletrônica. A partir destes resultados, um teste secundário foi feito com o objetivo de produzir amostras com maiores concentrações de cobre, sob os mesmos parâmetros de processo contudo utilizou-se o cobre em partículas menores (*Metalpó). Conclui-se que a polidopamina pode ser utilizada com vantagem como agente interfacial, porém o efeito mais evidente foi obtido sinergicamente nas amostras produzidas em conjunto com o SEBS-g-MA. Além disso, os compostos produzidos com cobre de menor partícula apresentam a mesma sinergia e resultados similares aos de partícula maior, com a vantagem da possibilidade de aumento da concentração do metal.