Publicação
Preparação de suspensões aquosas de nanopartículas de carbono para deposição em superfícies
| Resumo: | O recente interesse em polímeros condutores criou novos incentivos para encontrar sistemas de materiais exclusivos, como compósitos condutores que oferecem aplicações funcionais, além de melhoria do desempenho mecânico. Os nanocompósitos são uma nova classe de materiais compósitos reforçados com cargas dispersas, estas são caraterizadas por terem pelo menos uma dimensão na gama dos nanómetros. Nos diferentes sistemas compostos espera-se que os nanocompósitos originem excelentes propriedades físicas, dependentes das propriedades das nanopartículas, no presente trabalho, tendo como objetivo as propriedades elétricas e mecânicas. A produção de nanocompósitos poliméricos não é simples, uma vez que as nanopartículas de carbono, que são incorporadas no polímero, apresentam elevadas interações de Van der Waals, formando aglomerados estáveis e, para além disso, apresentam propriedades hidrofóbicas que dificultam a dispersão em solução aquosa de polímero. Por esse motivo recorre à funcionalização covalente ou não covalente das nanopartículas de carbono, utilizando, no último caso agentes tensioativos, ou substâncias anfifílicas, com o objetivo de aumentar a dispersão das nanopartículas na solução aquosa de polímero. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas de poliuretano reforçado com grafite exfoliada, sendo que foram utilizados três tipos de grafites, que se diferenciavam pelo tamanho das partículas, e o óxido de uma das grafites. Para além disso, foram alterados vários parâmetros de mistura, como o tempo de ultrassons, a quantidade e tipo de tensioativo e quantidade de grafite, com o objetivo de se verificar quais as melhores condições para dispersar as diferentes grafites. Após verificação das melhores condições, as suspensões aquosas foram submetidas à centrifugação e, posteriormente, foram caracterizadas por espectroscopia de UV-visível, microscopia ótica e espectroscopia de Raman. Para a produção dos filmes com estas suspensões, utilizaram-se duas técnicas que foram comparadas, tendo-se caracterizado os filmes quanto às propriedades mecânicas e elétricas, por microscopia eletrónica de varrimento e por termogravimetria. Este estudo demonstrou que o composto anfifílico utilizado, pireno funcionalizado, influenciou de forma positiva a dispersão de grafite em meio aquoso e concluiu-se que o tempo de ultrassons é importante na dispersão, influenciando a dispersão das diferentes grafites. Verificou-se que as grafites com maior tamanho de partícula necessitaram de tempos de aplicação de ultrassons mais longos para atingir suspensões aquosas estáveis e sem grandes aglomerados de nanopartículas, prejudiciais às propriedades mecânicas dos filmes. |
|---|---|
| Autores principais: | Fernandes, Bruna Marisa Raimundo |
| Ano: | 2015 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O recente interesse em polímeros condutores criou novos incentivos para encontrar sistemas de materiais exclusivos, como compósitos condutores que oferecem aplicações funcionais, além de melhoria do desempenho mecânico. Os nanocompósitos são uma nova classe de materiais compósitos reforçados com cargas dispersas, estas são caraterizadas por terem pelo menos uma dimensão na gama dos nanómetros. Nos diferentes sistemas compostos espera-se que os nanocompósitos originem excelentes propriedades físicas, dependentes das propriedades das nanopartículas, no presente trabalho, tendo como objetivo as propriedades elétricas e mecânicas. A produção de nanocompósitos poliméricos não é simples, uma vez que as nanopartículas de carbono, que são incorporadas no polímero, apresentam elevadas interações de Van der Waals, formando aglomerados estáveis e, para além disso, apresentam propriedades hidrofóbicas que dificultam a dispersão em solução aquosa de polímero. Por esse motivo recorre à funcionalização covalente ou não covalente das nanopartículas de carbono, utilizando, no último caso agentes tensioativos, ou substâncias anfifílicas, com o objetivo de aumentar a dispersão das nanopartículas na solução aquosa de polímero. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas de poliuretano reforçado com grafite exfoliada, sendo que foram utilizados três tipos de grafites, que se diferenciavam pelo tamanho das partículas, e o óxido de uma das grafites. Para além disso, foram alterados vários parâmetros de mistura, como o tempo de ultrassons, a quantidade e tipo de tensioativo e quantidade de grafite, com o objetivo de se verificar quais as melhores condições para dispersar as diferentes grafites. Após verificação das melhores condições, as suspensões aquosas foram submetidas à centrifugação e, posteriormente, foram caracterizadas por espectroscopia de UV-visível, microscopia ótica e espectroscopia de Raman. Para a produção dos filmes com estas suspensões, utilizaram-se duas técnicas que foram comparadas, tendo-se caracterizado os filmes quanto às propriedades mecânicas e elétricas, por microscopia eletrónica de varrimento e por termogravimetria. Este estudo demonstrou que o composto anfifílico utilizado, pireno funcionalizado, influenciou de forma positiva a dispersão de grafite em meio aquoso e concluiu-se que o tempo de ultrassons é importante na dispersão, influenciando a dispersão das diferentes grafites. Verificou-se que as grafites com maior tamanho de partícula necessitaram de tempos de aplicação de ultrassons mais longos para atingir suspensões aquosas estáveis e sem grandes aglomerados de nanopartículas, prejudiciais às propriedades mecânicas dos filmes. |
|---|