Desenvolvimento de compósitos híbridos de epóxi/nanotubos de carbono/cargas minerais e avaliação das propriedades elétricas e termomecânicas: efeito da viscosidade e do solvente
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11226 |
Resumo: | In this research project, epoxy/carbon nanotubes/mineral fillers hybrid nanocomposites were produced using a high energy sonication process. Moreover, two epoxy resins based on DGEBA with different viscosities were used, and the process with solvent (acetone) were carried out. Therefore, the effects of the mineral fillers (montmorillonite, sepiolite and calcium carbonate), acetone and the resin viscosities in the electrical and thermomechanical properties of the nanocomposites were evaluated. The acetone assisted the carbon nanotubes network formation, decreasing the percolation threshold from 0.08 wt% to 0.05 wt% of nanotubes in the higher viscosity epoxy samples. Moreover, the electrical conductivity increased one order of magnitude, raising from 1.15 x 10-5 S/m to 1.94 x 10-4 S/m in the composition with 0.1 wt% of carbon nanotubes. Montmorillonite and sepiolite did not show a sinergistic effect with nanotubes, whereas good results were achieved with calcium carbonate in some compositions. The composition with the higher viscosity resin, 0.1 wt% of carbon nanotubes and 1 wt% of calcium carbonate using acetone reached an electrical conductivity of 1.28 x 10-3 S/m, 1 and 2 orders of magnitude higher than the compositions with 0.1 wt% of carbon nanotubes with and without the use of a solvent, respectively. The lower viscosity resin nanocomposites showed intermediate electrical conductivities if compared to the values of the higher viscosity resin with and without the use of a solvent. The morphology was important in the results, since the nano- and micromectric dispersion together influenced the electrical properties. The nanotubes did not influence the thermomechanical properties, keeping the E’ and Tg values. However, the mineral fillers increased the nanocomposites glass transition temperatures. |
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Tokobaro, Paulo Eduardo AsitoPessan, Luiz Antoniohttp://lattes.cnpq.br/8276650236213537Larocca, Nelson Marcoshttp://lattes.cnpq.br/5019620288988253http://lattes.cnpq.br/7995312274872046774e4396-2f5d-440d-a4e4-c70c6e92d7582019-04-12T19:45:31Z2019-04-12T19:45:31Z2018-09-17TOKOBARO, Paulo Eduardo Asito. Desenvolvimento de compósitos híbridos de epóxi/nanotubos de carbono/cargas minerais e avaliação das propriedades elétricas e termomecânicas: efeito da viscosidade e do solvente. 2018. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11226.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11226In this research project, epoxy/carbon nanotubes/mineral fillers hybrid nanocomposites were produced using a high energy sonication process. Moreover, two epoxy resins based on DGEBA with different viscosities were used, and the process with solvent (acetone) were carried out. Therefore, the effects of the mineral fillers (montmorillonite, sepiolite and calcium carbonate), acetone and the resin viscosities in the electrical and thermomechanical properties of the nanocomposites were evaluated. The acetone assisted the carbon nanotubes network formation, decreasing the percolation threshold from 0.08 wt% to 0.05 wt% of nanotubes in the higher viscosity epoxy samples. Moreover, the electrical conductivity increased one order of magnitude, raising from 1.15 x 10-5 S/m to 1.94 x 10-4 S/m in the composition with 0.1 wt% of carbon nanotubes. Montmorillonite and sepiolite did not show a sinergistic effect with nanotubes, whereas good results were achieved with calcium carbonate in some compositions. The composition with the higher viscosity resin, 0.1 wt% of carbon nanotubes and 1 wt% of calcium carbonate using acetone reached an electrical conductivity of 1.28 x 10-3 S/m, 1 and 2 orders of magnitude higher than the compositions with 0.1 wt% of carbon nanotubes with and without the use of a solvent, respectively. The lower viscosity resin nanocomposites showed intermediate electrical conductivities if compared to the values of the higher viscosity resin with and without the use of a solvent. The morphology was important in the results, since the nano- and micromectric dispersion together influenced the electrical properties. The nanotubes did not influence the thermomechanical properties, keeping the E’ and Tg values. However, the mineral fillers increased the nanocomposites glass transition temperatures.Nesse projeto de pesquisa, produziu-se nanocompósitos híbridos de epóxi/nanotubos de carbono/cargas minerais a partir do processo com sonicação de alta energia. Além disso, utilizou-se duas resinas de viscosidades diferentes, ambas do tipo DGEBA, e variou-se o processo com a utilização de um solvente (acetona). Dessa forma, avaliou-se os efeitos das cargas minerais (montmorilonita, sepiolita e carbonato de cálcio), da acetona e da viscosidade da resina nas propriedades elétricas e termomecânicas dos nanocompósitos. A utilização da acetona no processo de dispersão auxiliou a formação de uma rede de percolação, diminuindo o limiar de percolação elétrica de 0,08% para 0,05% em massa de nanotubos nas amostras produzidas com a resina de maior viscosidade. Além disso, a condutividade elétrica também aumentou em uma ordem de grandeza, passando de 1,15 x 10-5 S/m para 1,94 x 10-4 S/m na composição com 0,1% em massa de nanotubos de carbono. A montmorilonita e a sepiolita não apresentaram um efeito sinérgico com os nanotubos, enquanto que o carbonato de cálcio proporcionou bons resultados em algumas composições. A composição com a resina de maior viscosidade, 0,1% de nanotubos de carbono e 1% de carbonato de cálcio no processo com acetona alcançou uma condutividade elétrica de 1,28 x 10-3 S/m, 1 e 2 ordens de grandeza maior que a composição com 0,1% de nanotubos de carbono com e sem a utilização de solvente, respectivamente. Os nanocompósitos obtidos com a resina de viscosidade menor, apresentaram condutividades elétricas intermediárias quando comparadas aos valores da primeira resina com e sem a utilização de um solvente. A morfologia teve grande importância nos resultados, já que houve um efeito conjunto da dispersão na escala micro e nanométrica nas propriedades elétricas. Os nanotubos não apresentaram muita influência nas propriedades termomecânicas, mantendo os valores de E’ e Tg, mas as cargas minerais em geral aumentaram a temperatura de transição vítrea dos nanocompósito.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 131380/2016-8porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarEpóxiNanotubos de carbonoNanocompósitosSolventeViscosidadeCargas mineraisMontmorilonitaSepiolitaCarbonato de cálcioCondutividade elétricaEpoxyCarbon nanotubesNanocompositesSolventViscosityMineral fillersMontmorilloniteSepioliteCalcium carbonateElectrical conductivityENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSDesenvolvimento de compósitos híbridos de epóxi/nanotubos de carbono/cargas minerais e avaliação das propriedades elétricas e termomecânicas: efeito da viscosidade e do solventeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnline60060027e170ed-63e5-4ae6-96cf-f7ccb26a3076info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALPaulo Eduardo Asito Tokobaro - Dissertação.pdfPaulo Eduardo Asito Tokobaro - Dissertação.pdfDissertação, versão finalapplication/pdf9181609https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11226/1/Paulo%20Eduardo%20Asito%20Tokobaro%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf4625e01827d2f6c834b4e44c9d161963MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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