Reologia e desempenho dinâmico-mecânico de nanocompósitos de borracha natural com óxido de grafeno: efeito de modificadores químicos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Gonzaga Neto, Abel Cardoso
• 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: Borracha; Elastomer; Elastômeros; Graphene oxide; Kinetics; Polímeros (Materiais); Química orgânica; Rubber; Vulcanização; Vulcanization
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-24032026-080451/

Este trabalho investigou o desenvolvimento de nanocompósitos de borracha natural (NR) reforçados com óxido de grafeno (GO), com o objetivo de aprimorar suas propriedades reologicas e dinâmicas. O estudo concentrou-se na modificação química da NR com anidrido maleico (MNR) e na utilização do agente de acoplamento TESPT, avaliando suas influências na formação de ligações primárias e secundárias, na vulcanização e no desempenho final dos compostos. A caracterização do GO confirmou sua eficiente oxidação, com presença de grupos funcionais oxigenados, como hidroxilas e carbonilas, identificados por espectroscopia Raman, FTIR e XPS. Análises morfológicas por MEV e AFM evidenciaram a exfoliação das folhas de GO, com espessura nanométrica e alta área superficial. A enxertia do anidrido maleico na NR foi confirmada por FTIR e titulação, resultando em ligações de hidrogênio e interações secundárias. A adição de GO promoveu sua migração preferencial para regiões polares, como a MNR, devido à compatibilidade química. Ensaios reológicos mostraram que o anidrido maleico aumentou a elasticidade, enquanto o GO reduziu os módulos dinâmicos, sugerindo interações limitadas com a matriz de NR. O processo de vulcanização foi significativamente impactado pelos modificadores. O TESPT acelerou a cura em sistemas com NR pura, mas retardou-a em compostos com MNR, sugerindo uma competição entre os agentes. A presença de GO reduziu a densidade de ligações cruzadas, possivelmente pela adsorção múltipla de cadeias poliméricas em sua superfície. As amostras com MNR apresentaram maior dureza e deformação permanente, refletindo a influência adicional das ligações secundárias. Em contrapartida, a adição de GO melhorou o isolamento vibracional, reduzindo a transmissibilidade na frequência de ressonância. A análise dinâmico-mecânica (DMA) indicou que os compostos com MNR apresentaram maior rigidez, enquanto o GO favoreceu a dissipação de energia. Conclui-se que a combinação de GO, MNR e TESPT proporciona um equilíbrio entre propriedades mecânicas e dinâmicas, sendo promissora para aplicações que exigem estabilidade dimensional e amortecimento de vibrações. No entanto, a interação competitiva entre TESPT e MNR demanda ajustes na formulação para otimizar a vulcanização e a densidade de ligações cruzadas.