Polimerização in-situ de poliuretano em meio de óxido de grafeno

• Autor(a) principal: Avancini, Milena
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie
• Texto Completo: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/26442
• topic: óxido de grafeno; espuma de poliuretano; nanocompósito; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA

A utilização de nanomateriais derivados do grafeno para a produção de compósitos é cada vez maior. Isso porque o grafeno e seus derivados possuem excelentes propriedades mecânicas, térmicas e elétricas, promovendo consequentemente um ganho de propriedades na matriz na qual é aplicado. Para isso, diferentes formas de produção e incorporação desses materiais e seus derivados vêm sendo estudadas desde o isolamento do grafeno em 2010. Porém algumas dificuldades vêm sendo encontradas quanto aos métodos de incorporação destes nanomateriais, pois cada matriz possui uma necessidade específica, e para que o nanocompósito seja produzido de maneira efetiva, o processo de incorporação deve garantir a inserção do material à matriz sem pontos de aglomeração ou separação. Com isso, o presente trabalho propõe a incorporação efetiva de óxido de grafeno (GO) em uma matriz polimérica, uma espuma flexível a base de poliuretano, através do método de polimerização in-situ, visando a obtenção de um nanocompósito com propriedades mecânicas superiores à espuma sem o GO. Para isso, o GO utilizado foi produzido através do método de Hummers modificado e a produção das espumas seguiu as etapas de um processo industrial convencional. Diferentes concentrações de GO foram avaliadas no preparo do compósito (0,0010; 0,0015; 0,0030; 0,0090; 0,02; 0,03 e 0,05%), sendo que os melhores ganhos em propriedades mecânicas foram alcançados ao se utilizar 0,03% (m/m) de GO a matriz polimérica de PU. A adição desta pequena quantidade de GO durante o processo de polimerização in-situ permitiu um aumento de 16,78% na tensão de ruptura do material e 11,80% na propriedade de resistência ao rasgo em comparação com a amostra de PU puro. Além disso as amostras de PU@GO 0,03%, apresentaram um alongamento de apenas 133,9% antes de se romperem (ao se aplicar 127,0 KPa) em comparação com a amostra de PU puro 172,8% (ao se aplicar 108,8 KPa), comprovando assim que a incorporação das folhas de GO na matriz polimérica promove um aumento da rigidez da cadeia polimérica. Testes de força de endentação à 40% (IFD), mostraram que o nanocompósito PU@GO 0,03%, apresentou um aumento expressivo de 91,40% no valor de IFD, em relação a amostra de PU puro. O método proposto neste trabalho para incorporar 0,03% de GO a matriz polimérica do PU, não causou alterações no fator de conforto das espumas e muito menos no processo produtivo, possibilitando assim o escalonamento industrial do nanocompósito. Deste modo, o nanocompósito desenvolvido neste trabalho apresenta um grande potencial tecnológico, podendo ser empregado em diversos setores da indústria dos poliuretanos, gerando materiais com maior tempo de vida, menor desgaste e elevada resistência mecânica.