Estudo da influência de nanotubos de carbono nas propriedades de revestimentos de poliuretano

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gonçalves, Jordana
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/37834
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais
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spelling Estudo da influência de nanotubos de carbono nas propriedades de revestimentos de poliuretanoStudy of the carbon nanotubes influence on the properties of polyurethane coatings678.664Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos MateriaisDissertação de mestrado integrado em Engenharia de MateriaisNos últimos anos, a procura de dispositivos eletrónicos flexíveis levou ao desenvolvimento de revestimentos com propriedades elétricas. Polímeros como os revestimentos de poliuretano, provenientes de dispersões aquosas, reforçados com nanotubos de carbono têm o potencial de estender a gama de aplicações, particularmente na eletrónica, como sensores, embalagens antiestáticas e revestimentos condutores. Contudo, as fortes interações de Van der Waals entre os nanotubos de carbono e as características hidrofóbicas dificultam a sua dispersão em dispersões aquosas de poliuretano e consequentemente interferem nas propriedades finais. Deste modo, é frequente recorrer à funcionalização covalente e não covalente dos nanotubos de carbono, usando neste último caso agentes tensoativos para melhorar a dispersão, aumentando a interação com á água e a estabilidade em dispersões aquosas de poliuretano. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas e elétricas de compósitos de poliuretano com nanotubos de carbono puros e funcionalizados covalentemente por reação de cicloadição dipolar 1,3. Foram avaliados diferentes métodos de dispersão mecânicos, nomeadamente ultrasons e mistura mecânica com rotação elevada e estudada a influência do SDS na dispersão dos CNTs em dispersões aquosas de poliuretano. O nível de dispersão dos diferentes tipos de nanotubos de carbono e a influência do SDS em compósitos de PU produzidos por diferentes métodos e com diferentes concentrações foi analisado através de microscopia ótica, eletrónica, espectroscopia de IV, espectroscopia de UV-visível, ensaios de tração, condutividade elétrica e TGA. Este trabalho mostrou que a adição de SDS, assim como o estado da dispersão influencia positivamente a dispersão de nanotubos de carbono em meio aquoso, demonstrando as condições ótimas de dispersão. Foram testados diferentes métodos de dispersão mecânicos, tendo-se concluído que promovem diferentes graus de dispersão e consequentemente conferindo diferentes propriedades aos compósitos resultantes, em particular propriedades elétricas. Verificou-se ainda que a presença de aglomerados nos compósitos e a fraca interação dos nanotubos com a matriz afetam negativamente as propriedades mecânicas diminuindo a resistência mecânica do material.In recent years, the demand of flexible electronic devices led to the development of coatings with electrical properties. Polymers such as polyurethane coatings, derived from aqueous dispersions, reinforced with carbon nanotubes have the potential to expand the range of applications, especially in electronics, such as sensors, antistatic packaging and conductive coatings. The wide application of carbon nanotubes is hindered by their tendency to agglomerate, due to the strong Van der Waals interactions between carbon nanotubes and their entangled form. This complicates their dispersion in aqueous polyurethane dispersions, this problem is often overcome through functionalization, either covalent or non-covalent, of the carbon nanotubes surface. The latter is particularly suited to increase the stability of carbon nanotubes in polar solvents, using surfactants to improve, the interaction with water and improving the dispersion in polyurethane water suspensions. This work aimed to study the morphological, thermal, mechanical and electrical properties of Polyurethane composites with pure and covalently functionalized carbon nanotubes. Different methods of mechanical dispersion were evaluated, including ultrasound and high rotation mechanical stirring. The influence of SDS surfactant on the dispersion of CNTs in aqueous polyurethane dispersions was also studied. The level of dispersion of different types of CNTs and the influence of SDS in PU composites produced by different methods and with different concentrations was analyzed by optical and electron microscopies, infrared spectroscopy, UV-visible spectroscopy, tensile testing, electric conductivity measurement and thermogravimetric analysis . This work showed that the addition of SDS positively influenced the dispersion of carbon nanotubes in aqueous suspension, and demonstrated the optimal conditions of dispersion. Different methods were tested for mechanical dispersion, promoting different degrees of dispersion and consequently confering different properties to the resulting composites, in particular electrical properties. It has been shown that the presence of nanotube agglomerates in the composites adversely affected the mechanical properties, reducing the mechanical strength of the material.Duarte, F. M.Paiva, M. C.Universidade do MinhoGonçalves, Jordana20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/37834por201187906info: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:RCAAP2023-07-21T12:09:53Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/37834Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:01:25.591778Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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