Publicação

Preparação de compósitos de poli(éter-éter-cetona) e nanopartículas de carbono para multifilamentos condutores

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O presente trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de nanocompósitos eletricamente condutores, baseados em poli(éter-éter-cetona) (PEEK) e aditivados com nanopartículas de carbono, ade quados para o processamento de fibras pela tecnologia de melt-spinning. O estudo da produção de nanocompósitos pela técnica de extrusão de fundido com incorporação de diferentes concentrações em massa (%(m/m)) de nanopartículas de carbono numa matriz de PEEK foi realizado em três etapas: (i) determinação do limiar de percolação elétrica em nanocompósitos de PEEK com nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNTs) – PEEK/CNT; (ii) avaliação do efeito de adição de um lubrificante de processo (Lub) nas propriedades de nanocompósitos de PEEK com MWCNTs – PEEK/Lub/CNT e; (iii) avaliação do efeito da adição de nanopartículas de grafite, ou nanopartículas de multicamadas de grafeno (MLGs), a nanocompósitos de PEEK com MWCNTs – PEEK/MLG/CNT. Os nanocompósitos produzidos foram alvo de caracterização elétrica, térmica e morfológica. A pri meira etapa do trabalho mostrou que o limiar de percolação elétrica se encontra entre 1 e 2 %(m/m) de MWCNTs, com uma variação de resistividade elétrica de 2,87 x 108 para 49,7 Ω·cm. A resistividade elétrica mais baixa observada, de 0,38 Ω·cm, foi atingida pelo nanocompósito aditivado com 7 %(m/m) de MWCNTs. A adição do lubrificante durante o processamento dos nanocompósitos promoveu a condu tividade elétrica destes. Do mesmo modo, a sinergia entre MLGs e MWCNTs favoreceu o decréscimo da resistividade elétrica em nanocompósitos com a mesma concentração total em massa de nanopartículas, comparativamente com os nanocompósitos de MWCNTs. De um modo geral os nanocompósitos com MWCNTs apresentam boa distribuição de nanopartículas, observando-se o aumento da fração de área de aglomerados com o aumento da concentração de MWCNTs. Por outro lado, com a combinação de nanopartículas de carbono observou-se que a fração de área de aglomerados diminui com o aumento da concentração de nanopartículas. Em termos de degradação térmica do PEEK verificou-se a diminuição das temperaturas de início de degradação com o aumento da concentração das nanopartículas, devido à elevada condutividade térmica das nanopartículas de carbono, que têm um efeito de redução do gradiente térmico no interior do nanocompósito. Foram selecionados três nanocompósitos para a produção de fibras pela tecnologia de melt-spinning, que se listam de seguida, indicando as concentrações mássicas de nanopartículas de carbono no número que precede o tipo de nanopartícula: PEEK/3 CNT, PEEK/0,5 MLG/3 CNT e PEEK/1 MLG/2 CNT, com os respetivos valores de resistividade elétrica: 33,3; 9,01 e 12,9 Ω·cm.
Autores principais:	Barbosa, José Miguel Moreira Azevedo Ribeiro
Assunto:	Condutividade elétrica Multicamadas de grafeno Nanocompósitos Nanotubos de carbono PEEK Carbon nanotubes Electrical conductivity Nanocomposites Multilayer graphene
Ano:	2023
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

Descrição
Resumo:	O presente trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de nanocompósitos eletricamente condutores, baseados em poli(éter-éter-cetona) (PEEK) e aditivados com nanopartículas de carbono, ade quados para o processamento de fibras pela tecnologia de melt-spinning. O estudo da produção de nanocompósitos pela técnica de extrusão de fundido com incorporação de diferentes concentrações em massa (%(m/m)) de nanopartículas de carbono numa matriz de PEEK foi realizado em três etapas: (i) determinação do limiar de percolação elétrica em nanocompósitos de PEEK com nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNTs) – PEEK/CNT; (ii) avaliação do efeito de adição de um lubrificante de processo (Lub) nas propriedades de nanocompósitos de PEEK com MWCNTs – PEEK/Lub/CNT e; (iii) avaliação do efeito da adição de nanopartículas de grafite, ou nanopartículas de multicamadas de grafeno (MLGs), a nanocompósitos de PEEK com MWCNTs – PEEK/MLG/CNT. Os nanocompósitos produzidos foram alvo de caracterização elétrica, térmica e morfológica. A pri meira etapa do trabalho mostrou que o limiar de percolação elétrica se encontra entre 1 e 2 %(m/m) de MWCNTs, com uma variação de resistividade elétrica de 2,87 x 108 para 49,7 Ω·cm. A resistividade elétrica mais baixa observada, de 0,38 Ω·cm, foi atingida pelo nanocompósito aditivado com 7 %(m/m) de MWCNTs. A adição do lubrificante durante o processamento dos nanocompósitos promoveu a condu tividade elétrica destes. Do mesmo modo, a sinergia entre MLGs e MWCNTs favoreceu o decréscimo da resistividade elétrica em nanocompósitos com a mesma concentração total em massa de nanopartículas, comparativamente com os nanocompósitos de MWCNTs. De um modo geral os nanocompósitos com MWCNTs apresentam boa distribuição de nanopartículas, observando-se o aumento da fração de área de aglomerados com o aumento da concentração de MWCNTs. Por outro lado, com a combinação de nanopartículas de carbono observou-se que a fração de área de aglomerados diminui com o aumento da concentração de nanopartículas. Em termos de degradação térmica do PEEK verificou-se a diminuição das temperaturas de início de degradação com o aumento da concentração das nanopartículas, devido à elevada condutividade térmica das nanopartículas de carbono, que têm um efeito de redução do gradiente térmico no interior do nanocompósito. Foram selecionados três nanocompósitos para a produção de fibras pela tecnologia de melt-spinning, que se listam de seguida, indicando as concentrações mássicas de nanopartículas de carbono no número que precede o tipo de nanopartícula: PEEK/3 CNT, PEEK/0,5 MLG/3 CNT e PEEK/1 MLG/2 CNT, com os respetivos valores de resistividade elétrica: 33,3; 9,01 e 12,9 Ω·cm.