Polylactide composite foams containing carbon nanotubes and carbon black: Synergistic effect of filler on electrical conductivity

Wu, Defeng; Lv, Qiaolian; Feng, Shi-Ming; Chen, Jianxiang; Chen, Yang; Qiu, Yaxin; Yao, Xin

doi:10.1016/j.carbon.2015.08.062

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“…O avanço tecnológico na dispersão de cargas, e o desenvolvimento de NF de alta estrutura revelou uma melhora significativa em compósitos poliméricos com NF. Onde antes uma concentração relativamente elevada de carga, cerca de 10 vol.% [26,27] , seria necessária para atingir a percolação elétrica gerando um aumento na viscosidade do compósito e perda nas propriedades mecânicas, na última década são relatadas concentrações que chegam próximas a 1% dependendo da morfologia, tamanho e da dispersão das cargas condutoras utilizadas [28][29][30][31] . As propriedades elétricas de compósitos NF/polímeros têm sido estudadas [13,14] , mas não há um número vasto de artigos concentrados em avaliar quantitativamente a condutividade elétrica, bem como a aplicação de modelos que explicam o fenômeno da percolação para cargas particuladas, como o NF.…”

Section: Compósitos Poliméricosunclassified

“…A combinação de dois tipos de cargas, uma particulada e outra na forma de fibras ou nanotubos, vem sendo estudada [30,34,[42][43][44][45] e apresenta-se promissora na formação das redes condutoras. As cargas condutoras com alta razão de aspecto (FC e NTC) atuam como transportadoras de cargas elétricas e as partículas de menor razão de aspecto (G e NF) têm a função de preencher os espaços promovendo a interligação entre as fibras ou os nanotubos no compósito polimérico [46,47] .…”

Section: Compósitos Poliméricosunclassified

“…Em matrizes de termoplásticos, vários resultados são relatados na literatura sobre o uso de dois tipos de cargas de carbono [30,34,42,44,45,52,53] . A mistura de FC e NF em polietileno foi descrito por Calleja et al [52] , que relataram que as FC forneceram o transporte de cargas elétricas em grandes distâncias e as partículas de NF melhoraram os contatos entre as fibras levando a um aumento de condutividade elétrica.…”

Section: Compósitos Poliméricosunclassified

“…Diversos métodos de preparação de compósitos condutores baseados em matrizes termoplásticas ou termofixas têm sido relatos na literatura [30,34,45,[58][59][60] . Dentre estes métodos, alguns são mais usualmente citados como: mistura em solução, polimerização in situ e mistura no estado fundido.…”

Section: Preparação E Dispersão De Compósitos Poliméricos Condutoresunclassified

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Modelos de percolação elétrica aplicados para compósitos poliméricos condutores

Coelho

Morales

2017

Polímeros

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AesumoO presente artigo apresenta a aplicação e adequação dos modelos de percolação elétrica em trabalhos experimentais e teóricos da literatura para compósitos poliméricos condutores. Foi realizado um levantamento das publicações referentes aos modelos estudados para os diferentes tipos de cargas condutoras mais aplicadas na preparação destes compósitos, tais como pós metálicos, grafite, negro de fumo, nanofibras e nanotubos de carbono. A discussão está apresentada quanto à adequação dos modelos ao comportamento dos compósitos na influência das cargas nas propriedades elétricas de matrizes poliméricas. Palavras-chave: compósitos poliméricos, condutividade elétrica, modelos de percolação. AbstractThis paper presents the application and adjustment of electrical percolation models in conductive polymer composites. Different models have been proposed for different types of conductive fillers applied in composites preparation, such as metal powders, graphite, black carbon, carbon nanotubes and nanofibers. The discussion was carried out considering the consistency of the model on the behavior of these fillers and their influence on the electrical properties of polymer matrices.Keywords: polymer composites, electrical conductivity, percolation models. IntroduçãoA incorporação de partículas eletricamente condutoras em uma matriz isolante polimérica é um exemplo importante da modificação de materiais em áreas até então restrita aos metais, tais como, piezo elétricos [1] , adesivos condutivos [2] , roupas e artigos antiestáticos [3] , blindagem eletromagnética [4] e sensores químicos [5] . A esta classe de materiais é dada a denominação de compósitos condutores poliméricos que apresentam muitas vantagens em comparação aos metais, como por exemplo, resistência à corrosão, menor densidade, processabilidade e custo [6] .A adição de cargas eletricamente condutoras, tais como, partículas metálicas [7][8][9] , nanofolhas de grafite [10][11][12] , negro de fumo (NF) [13,14] e nanotubos de carbono (NTC) [15][16][17][18] em uma resina polimérica isolante tem sido o principal recurso para a obtenção de compósitos condutores. Entre estas cargas destacam-se os NTC por seu potencial na obtenção de sistemas nanoestruturados altamente condutores com excelentes propriedades mecânicas [17,18] . A principal questão sobre os nanocompósitos poliméricos condutores está relacionada com a variação da condutividade em função da concentração das partículas condutoras, onde se observa existir uma concentração crítica a partir da qual ocorre um aumento na condutividade do sistema. Este fenômeno pode ser explicado pela teoria da percolação.Vários modelos matemáticos foram desenvolvidos para descrever o fenômeno de percolação e uma revisão abrangente foi feita por Lux 1993 [19] , considerando fatores estruturais micrométricos dos sistemas. Desde então, estes modelos continuam a ser aplicados e discutidos. Mais recentemente, destaca-se a importância de novos materiais obtidos a partir de cargas cujas dimensões são nanométricas.Bauhofer e Kovacs [20] ...

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Section: Compósitos Poliméricosunclassified

Section: Preparação E Dispersão De Compósitos Poliméricos Condutoresunclassified

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Modelos de percolação elétrica aplicados para compósitos poliméricos condutores

Coelho

Morales

2017

Polímeros

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“…Low percolation thresholds have been achieved, corresponding to the formation of a conductive network structure within the PLA, by establishing a relation between the aspect ratio of carbon nanotubes and the formation of percolating networks in PLA/CNT nanocomposites in terms of rheology, electrical conductivity and mechanical properties. The final properties of those PLA composites not only depend on the filler dispersion and concentration, but also on dimensional structure of particles themselves [4,5].…”

Section: Introductionmentioning

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Electrical and thermal properties of PLA/CNT composite films

et al. 2017

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Conducting polymers presents many potential applications such as biosensors and biofuelcells. However, to be used in those devices, a thin film must be deposited onto a conducting and biocompatible substrate. In this work, carbon nanotubes (CNT) were mixed in a poly (lactic acid) -PLA -matrix with different compositions (from 0.25 to 5.0 %) in order to form conducting composites suitable to the deposition of a conducting polymer. Thermal properties of PLA/CNT composites were evaluated by Thermogravimetry (TG) and Differenctial Scanning Calorimetry (DSC), and the electrical properties were evaluated by 2-probe method and by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Thermal analysis showed and influence of CNT quantities on PLA crystallization, which also showed an influence on conductivity of the tested materials. Besides, the conductivity of PLA/NTC 1% film showed similar values of the conducting polymer (Pani) itself.

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Hybrid composites of ABS with carbonaceous fillers for electromagnetic shielding applications

Schmitz

Silva

Ramôa

et al. 2018

J of Applied Polymer Sci

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This work evaluates the influence of two types of carbonaceous fillers, carbon black (CB) and carbon nanotubes (CNTs), on the electrical, electromagnetic, and rheological properties of composites based on poly(acrylonitrile‐co‐butadiene‐co‐styrene) (ABS) prepared by the melt mixing. Electrical conductivity, electromagnetic shielding efficiency (EMI SE) in the X‐band frequency range (8–12.4 GHz), and melt flow index (MFI) results showed that ABS/CNT composites exhibit higher electrical conductivity and EMI SE, but lower MFI when compared to ABS/CB composites. The electrical conductivity of the binary composites showed an increase of around 16 orders of magnitude, when compared to neat ABS, for both fillers. Binary composites with 5 and 15 wt % of filler showed an EMI SE of, respectively, −44 and −83 dB for ABS/CNT, and −9 and −34 dB for ABS/CB. MFI for binary composites with 5 wt % were 15.45 and 0.55 g/10 min for CB and CNT, respectively. Hybrid composites ABS/CNT.CB with 3 wt % total filler and fraction 50:50 and 75:25 showed good correlation between EMI SE and MFI. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018, 135, 46546.

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Polylactide composite foams containing carbon nanotubes and carbon black: Synergistic effect of filler on electrical conductivity

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Modelos de percolação elétrica aplicados para compósitos poliméricos condutores

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Electrical and thermal properties of PLA/CNT composite films

Hybrid composites of ABS with carbonaceous fillers for electromagnetic shielding applications

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