Comportamento Mecânico De Nanocompósitos Nanotubo De Carbono/Polietileno

Abstract

RESUMO -Nanocompósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) e nanotubos de carbono (CNT) foram preparados através de mistura com agitação mecânica do polímero fundido, e moldadas por compressão. A quantidade de CNT e a temperatura de dispersão PEAD/CNT foram determinadas usando Planejamento Composto Central cuja resposta foi a microdureza dos nanocompósitos. A quantidade de CNT foi avaliada em uma faixa de 0,1 a 2,1%, e a temperatura de dispersão em uma faixa de 25 a 90 ºC. Os resultados mostraram que o nanotubo de carbono influencia significativamente na microdureza dos compósitos. Já a temperatura de dispersão interfere significativamente na sua homogeneidade. Foi proposta uma equação que melhor representa o sistema, através da qual foi determinado o ponto ótimo para porcentagem de CNT (0,8%) e temperatura de dispersão (55 ºC). INTRODUÇÃOO nanotubo de carbono (CNT) está no topo da nanociência e nanotecnologia pelas suas notáveis propriedades elétricas, térmicas e mecânicas (Cividanes et al., 2012). Possui uma estrutura única, e devido as suas ligações covalentes sp 2 , é considerado o material mais rígido e forte já conhecido (Hou et al., 2008;Linga et al., 2014). Por estas características apresenta grande potencial para ser utilizado como fase reforço em compósitos poliméricos, podendo ser aplicados nas áreas química (Jiang et al., 2014), física (Olneya et al., 2014), médica (Hashida et al., 2014), aeroespacial (Gohardan et al., 2012, automotiva (Presting e Koning, 2003), eletrônica (Li et al., 2010), dentre outras.No entanto, para se alcançar um efetivo papel de reforço nos compósitos, dois aspectos devem ser levados em consideração: (i) a quantidade de nanotubo utilizada e (ii) sua homogênea dispersão na matriz polimérica. (i) Adicionando pouco nanotubo de carbono, ele não faz o papel de reforço no compósito, e em grandes quantidades, os nanotubos se aglomeram dificultando a transferência de carga da interface CNT/polímero. (ii) Já o estado de dispersão envolve interações competitivas que ainda não foram explicadas plenamente: interações do tipo força de Van der Waals entre os nanotubos, além da atração entre o nanotubo e a matriz polimérica (Maksimkin et al., 2012). Ainda neste contexto, o efeito da adição de CNT na microdureza do compósito também não está bem estabelecido na literatura.

Avaliação dos métodos de obtenção e propriedades de nanocompósitos de polímeros com nanotubos de carbono – uma revisão

“…Consequentemente, não são encontrados estudos recentes, produzindo nanocompósitos de PEAD/NTCs dessa forma. Outros pontos importantes, como observado no estudo de Ferreira et al (2015), são a temperatura de dispersão e a quantidade dos NTCs. Uma vez que a temperatura interfere na dispersão dos nanotubos, pode-se afirmar que, ao se obter um nanocompósito polimérico, é necessário investigar qual a melhor temperatura para os nanotubos de carbono obterem a melhor dispersão na matriz polimérica escolhida.…”

“…No estudo de Ferreira et al (2015), os nanotubos de carbono estavam em uma faixa de 0,1 a 2,1% em massa e foram sonicados em banho de ultrassom com 10 mL de acetona, por 20 min. Em seguida, foram adicionadas 8 g de grânulos de PEAD.…”

“…Em Ferreira et al (2015), realizou-se um ensaio de microdureza nas amostras e, através dele, foi possível observar que a temperatura interfere significativamente na dispersão dos nanotubos de carbono na matriz polimérica, modificando a homogeneidade da amostra. Através de um gráfico, gerado pelo mesmo teste, observou-se que os NTCs em grandes quantidades atrapalham a homogeneização dos corpos de prova.…”