Publicação
Preparação de compósitos com nanopartículas de carbono
| Resumo: | O processamento de nanocompósitos de matriz polimérica é uma matéria que tem sido objeto de estudo devido ao potencial de aplicação destes materiais. A principal dificuldade na obtenção de compósitos com nanopartículas com excelentes propriedades está associada à tendência que os nanomateriais têm para se aglomerar, e consequente dificuldade em dispersar em polímeros fundidos. Esta dissertação visa estudar um equipamento de mistura protótipo, designado por micromisturador. O micromisturador é um equipamento que é acoplado a um reómetro capilar, sendo formado por um canal aquecido que pode ser preenchido com anéis de diferentes diâmetros. Fazendo passar polímero fundido através do canal munido de anéis com diâmetros diferentes colocados alternadamente é possível gerar um fluxo extensional no fundido. O fluxo extensional gerado pela convergência e divergência do material dentro do micromisturador poderá promover a dispersão de nanomateriais que se pretendam misturar no polímero. A primeira fase do estudo incidiu sobre a caracterização do micromisturador, medindo as pressões geradas sobre polímero e nanocompósitos quando utilizadas diferentes combinações de anéis. O estudo foi realizado usando polipropileno, e propileno com nanotubos de carbono ou com grafites exfoliadas. Na segunda fase foi estudada a evolução da dispersão de nanotubos de carbono à medida que o fundido avança ao longo do micromisturador. O impacto da evolução da dispersão nas propriedades elétricas dos nanocompósitos produzidos foi outro ponto de estudo. Foi analisado também o impacto da funcionalização dos nanotubos de carbono sobre a interface polímero/nanoreforço e o efeito desta alteração na dispersão dos nanotubos. Este estudo foi efetuado para diferentes composições de polímero/nanoreforço. Os compósitos foram analisados por microscopia ótica, microscopia eletrónica de varrimento e medição da constante dielétrica. Todo o estudo morfológico foi realizado tanto para amostras recolhidas ao longo do percurso do fundido, dentro do micromisturador, assim como para os filamentos recolhidos no final do processo. O estudo concluiu que a adição de conjuntos de anéis no micromisturador tem um efeito aditivo na geração de pressões. A dispersão aumenta com o número de anéis incluídos no micromisturador. A interface polímero/nanoreforço melhora com a funcionalização tendo um impacto visível sobre a dispersão dos nanotubos de carbono. |
|---|---|
| Autores principais: | Nunes, Hector Gabriel Vieira |
| Ano: | 2013 |
| 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 processamento de nanocompósitos de matriz polimérica é uma matéria que tem sido objeto de estudo devido ao potencial de aplicação destes materiais. A principal dificuldade na obtenção de compósitos com nanopartículas com excelentes propriedades está associada à tendência que os nanomateriais têm para se aglomerar, e consequente dificuldade em dispersar em polímeros fundidos. Esta dissertação visa estudar um equipamento de mistura protótipo, designado por micromisturador. O micromisturador é um equipamento que é acoplado a um reómetro capilar, sendo formado por um canal aquecido que pode ser preenchido com anéis de diferentes diâmetros. Fazendo passar polímero fundido através do canal munido de anéis com diâmetros diferentes colocados alternadamente é possível gerar um fluxo extensional no fundido. O fluxo extensional gerado pela convergência e divergência do material dentro do micromisturador poderá promover a dispersão de nanomateriais que se pretendam misturar no polímero. A primeira fase do estudo incidiu sobre a caracterização do micromisturador, medindo as pressões geradas sobre polímero e nanocompósitos quando utilizadas diferentes combinações de anéis. O estudo foi realizado usando polipropileno, e propileno com nanotubos de carbono ou com grafites exfoliadas. Na segunda fase foi estudada a evolução da dispersão de nanotubos de carbono à medida que o fundido avança ao longo do micromisturador. O impacto da evolução da dispersão nas propriedades elétricas dos nanocompósitos produzidos foi outro ponto de estudo. Foi analisado também o impacto da funcionalização dos nanotubos de carbono sobre a interface polímero/nanoreforço e o efeito desta alteração na dispersão dos nanotubos. Este estudo foi efetuado para diferentes composições de polímero/nanoreforço. Os compósitos foram analisados por microscopia ótica, microscopia eletrónica de varrimento e medição da constante dielétrica. Todo o estudo morfológico foi realizado tanto para amostras recolhidas ao longo do percurso do fundido, dentro do micromisturador, assim como para os filamentos recolhidos no final do processo. O estudo concluiu que a adição de conjuntos de anéis no micromisturador tem um efeito aditivo na geração de pressões. A dispersão aumenta com o número de anéis incluídos no micromisturador. A interface polímero/nanoreforço melhora com a funcionalização tendo um impacto visível sobre a dispersão dos nanotubos de carbono. |
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