Escalonamento de nanocompósito de UHMWPE contendo rGO : contribuição ao mapeamento e otimização de etapas experimentais

• Autor(a) principal: Ana Flávia Tavares Soares Pereira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/55557; https://orcid.org/0009-0005-2274-7185
• topic: UHMWPE; Grafeno; Processamento; Nanocompósito; Escalonamento; Engenharia química; Polietileno; Grafeno; Nanocompósitos (Materiais); Escalonamento de processos

Este trabalho apresenta o mapeamento e a execução experimental do processo de escalonamento da produção de um concentrado (masterbatch) para a obtenção de nanocompósito de polietileno de ultra alta massa molar (UHMWPE), contendo óxido de grafeno reduzido (rGO), visando a produção em escala piloto. O trabalho de mestrado investiga a evolução da produção em escala aumentada da carga de partida, os parâmetros de esfoliação da carga, a concentração mais adequada do masterbatch (MB) e a avaliação das propriedades do nanocompósito de UHMWPE/rGO nas concentrações de 0,10% e 0,25% m/m de rGO em laboratório, e posteriormente, a produção de 120 kg de nanocompósitos na escala piloto em ambiente industrial. Para todas as etapas, foram realizadas validações através de técnicas de caracterização pertinentes e análises das propriedades estruturais e fundamentais, garantindo a qualidade e desempenho do nanocompósito e comparando com os resultados obtidos em laboratório. Foram produzidos 10 kg de masterbatch contendo 3% m/m de nanocarga (MB3%) na infraestrutura do CTNano, o qual resultou em 30 kg de nanocompósito UHMWPE/rGO contendo 0,1% m/m e 90 kg de nanocompósito com 0,25% m/m de rGO. A conformação dos materiais foi realizada em ambiente industrial em escala piloto. A caracterização dos nanocompósitos foi realizada para diferentes regiões da placa, a fim de verificar as possíveis influências do processamento sobre o produto. Observou-se que a nanocarga influenciou positivamente no processamento do material em extrusora de pistão (RAM), colaborando para uma homogeneização do tratamento térmico na matriz, o que ocasionou uma conformação mais adequada, com ganhos em propriedades. Os melhores resultados foram observados para o nanocompósito contendo 0,25% m/m de rGO. Em relação ao polímero puro, o UHMWPE/rGO (0,25%) apresentou resultados superiores em 16% na cristalinidade, 48% no módulo de elasticidade, 26% na resistência ao impacto, 48% na dureza, 9% e 24% na resistência abrasiva a dois e três corpos, respectivamente, e 10% de aumento do ângulo de contato.