Sustentabilidade de compósitos de polipropileno e nanofibras de carbono : avaliação do efeito de reprocessamento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Maria Isabel Macedo de
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/34033
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais
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spelling Sustentabilidade de compósitos de polipropileno e nanofibras de carbono : avaliação do efeito de reprocessamentoSustainability of polypropylene and carbon nanofibre composites : reprocessing studies678.01Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos MateriaisDissertação de mestrado integrado em Engenharia de MateriaisA incorporação de materiais à escala nano em polímeros deu origem a uma nova gama de materiais com propriedades melhoradas, designados por nanocompósitos, com um leque de aplicações mais abrangentes e em áreas nobres como a aviação, saúde, eletrónica, etc. Devido ao aumento da sua produção e aplicabilidade, urge também analisar o impacto ambiental que poderão ter após o seu uso. A reciclagem é uma solução ecológica que permite prolongar o ciclo de vida destes materiais, reduzindo a quantidade de resíduos gerados diariamente que são colocados em aterros sanitários. Para além das vantagens ecológicas, a reciclagem apresenta também vantagens económicas, uma vez que leva à diminuição da quantidade de matéria-prima virgem a utilizar na produção dos produtos. A reciclagem de nanocompósitos é um tema de bastante interesse, mas que se encontra pouco estudada atualmente, não existindo literatura sobre o reprocessamento de nanocompósitos de PP com CNF e CNT. Pela importância deste assunto, o presente trabalho tem como principal objetivo estudar o efeito do reprocessamento nas propriedades de três nanocompósitos diferentes de polipropileno, nomeadamente, de PP com CNF, PP com CNF funcionalizadas e PP com CNF e CNT, e compará-los com o reprocessamento de PP puro. Para tal, submeteram-se os materiais a 10 ciclos de processamento por moldação por injeção, e caracterizaram-se os produtos obtidos em cada ciclo quanto às propriedades reológicas, morfológicas, mecânicas, elétricas e térmicas. Os resultados obtidos indicam que a incorporação dos reforços na matriz induz, de uma forma geral, uma melhoria das propriedades relativamente às do PP puro. Esta tendência continua a observar-se à medida que os materiais são sujeitos a reprocessamentos sucessivos. Observou-se, que com o reprocessamento o índice de fluidez dos materiais tende a aumentar, sendo sempre muito inferior para os nanocompósitos relativamente ao PP. O reprocessamento induz um efeito de aumento do nível de dispersão dos aglomerados de CNF e CNT. As propriedades mecânicas de tração mantêm-se (no caso de compósitos com CNF funcionalizadas) ou melhoram com o reprocessamento. Paralelamente a este aumento de propriedades mecânicas observa-se uma diminuição da condutividade elétrica dos nanocompósitos. O módulo elástico e o módulo viscoso, determinados por análise mecânica dinâmica, mantêm-se constantes ao longo dos ciclos de reprocessamento. De um modo geral estes materiais apresentam boa capacidade para reciclagem uma vez que as propriedades tendem a manter ou a melhorar com os ciclos de reprocessamento. Assim sendo é perfeitamente exequível e até vantajoso reciclar estes nanocompósitos, tendo em vista a extensão do seu ciclo de vida.The incorporation of small amounts of nanomaterials in polymers gave rise to a new type of materials with enhanced properties, the nanocomposites. Nanocomposites have potential for application in prime areas such as aeronautics, healthcare, electronics, etc. The present ability for large scale production of carbon nanotubes (CNT) and carbon nanofibres (CNF) and the intense research in the area of their dispersion in polymers and applications are indicators that it is urgent to examine the environmental impact of these nanomaterials. Recycling is an environmentally friendly option that allows the extension of the life cycle of these materials, reducing the amount of this type of waste disposed in landfills. Apart from the ecological advantages, recycling presents financial advantages, decreasing the amount of virgin material required in manufacturing. Not many studies are found in the area of recycling of this new class of materials, and thus little information is found in the literature. In the present work the recycling of nanocomposites of polypropylene (PP) with carbon nanofibers (CNF) and carbon nanotubes (CNT) was studied. The effect of reprocessing on the properties of three different types of nanocomposites, namely, PP with CNF, PP with functionalized CNF and PP with CNF and CNT was evaluated, and compared with the reprocessing of pure PP. The nanocomposites were subject to ten consecutive cycles of injection moulding, and characterized after each cycle for their rheological, morphological, mechanical, electrical, and thermal properties. It was observed that the melt flow index (MFI) of all the materials increased with reprocessing, but the MFI of the nanocomposites was always lower than that of PP. The tensile properties of the nanocomposites remained unchanged, in the case of composites with functionalized CNF, or improved, for the other nanocomposites. The dispersion of the nanoparticle agglomerates improved with the reprocessing cycles, but was followed by an decrease in electrical conductivity. The elastic and viscous modulus, determined by dynamic mechanical analysis, remained constant throughout the reprocessing cycles. It was concluded that the nanocomposites exhibit good recyclability since their properties were maintained or even improved with the reprocessing. Thus, the recycling of these nanocomposites is possible and desirable, with to the purpose of extending their life cycle.Martins, Carla I.Paiva, M. C.Universidade do MinhoFreitas, Maria Isabel Macedo de20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/34033porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:54:38ZPortal AgregadorONG
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