Estudo da funcionalização do grafeno como via para compatibilização com a matriz de poli(tereftalato de etileno)
| Autor: | SOUZA, Ziani Santana Bandeira de |
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| Přispěvatelé: | MOTTA SOBRINHO, Maurício Alves da, FECHINE, Guilhermino José Macêdo |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2020 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFPE Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) instacron:UFPE |
| Popis: | CAPES O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência do grau de oxidação, da concentração e da funcionalização do óxido de grafeno (OG) na obtenção de nanocompósitos com matriz de poli(tereftalato de etileno). Para tanto, foram obtidos óxidos de grafeno via método de Hummers modificado, com tempo de reação de oxidação de 3 e 6 horas (OG3 e OG6) e os óxidos de grafeno funcionalizado com grupos amina/amida e magnetita oxidados por 3 e 6 horas (OGF3 e OGF6). Os nanomateriais foram produzidos utilizando o método de deposição sólido-sólido (solid solid deposition), com a roto-evaporação da suspensão das nanocargas em contato com o PET, seguido de intercalação por fusão em extrusora dupla rosca. O processamento foi realizado com 3 concentrações distintas de cada nanocarga (0,05%, 0,1% e 0,2% em massa), assim como com o polímero puro na mesma condição para fins de comparação. A caracterização do óxido de grafeno e do óxido de grafeno funcionalizado evidenciou a oxidação do grafite e funcionalização do OG. Os nanocompósitos foram avaliados por meio das análises de tração, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaios reológicos de varredura em regime estacionário e oscilatório. Em geral, foram observadas melhorias nas propriedades mecânicas, sendo mais evidentes ao se utilizar como nanocarga o OGF3 e concentração de 0,1%, que resultou no aumento de cerca de 17% no módulo de elasticidade, 87% de deformação na ruptura, 38% de tensão máxima e 256% de tenacidade em relação ao PET puro roto-processado. A análise de DSC mostrou um incremento na temperatura de cristalização dos nanocompósitos de até 4ºC, indicando que a carga atua como agente de nucleação. Os ensaios reológicos apresentaram um aumento da viscosidade e da viscosidade complexa em relação ao PET puro roto-processado. A caracterização dos nanocompósitos foi realizada a partir das análises de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e ângulo de contato. Os testes indicaram que melhores dispersões foram obtidas para concentrações de até 0,1% da carga, pois em teores mais elevados foi observada a formação de aglomerados e consequentemente, menor interação com a matriz. Foi constatado que as propriedades podem ser ajustadas de acordo com o teor da carga, nível de oxidação e funcionalização, sendo observada a existência de um limite a partir do qual o aumento do teor de cargas e de grupos funcionais podem ser prejudiciais à dispersão. Portanto, as melhorias obtidas estão associadas ao aumento da dispersão carga-matriz, proporcionado pelo método de produção dos nanocompósitos, funcionalização e concentração adequada da nanocarga. This study aims to evaluate the influence of the degree of oxidation, concentration and functionalization of graphene oxide in the manufacture of nanocomposites with poly (ethylene terephthalate) matrix. Graphene oxides were obtained by the modified Hummers method, with oxidation reaction times of 3 and 6 hours (OG3 and OG6), as well as graphene oxides functionalized with amine/amide and magnetite groups also oxidized of 3 and 6 hours. (OGF3 and OG. The nanomaterials were produced by solid-solid deposition method, roto-evaporating the nanocharge suspension in contact with PET, followed by melt intercalation in a twin-screw extruder. For comparison purposes, processing was carried out with 3 different concentrations of each nanofiller (0.05%, 0.1% and 0.2% w/w), as well as with the neat polymer in the same conditions. The characterization of graphene oxide and functionalized graphene oxide confirms graphite oxidation and OG functionalization. The tensile, thermal (DSC) and rheological (stationary and oscillatory regime) properties of the nanocomposites were determined as a function of filler identity, reaction time and content. Improvements in mechanical properties were observed. Best properties were displayed by nanocomposites containing 0.1% of OGF 3 which showed increases of about 17% in elastic modulus, 87% in deformation at break, 38% in maximum stress and 256% in toughness with respect to neat processed PET. DSC analysis showed an increase in crystallization temperature of up to 4ºC for the nanocomposites showed, indicating that the nanofiller acts as a nucleating agent. In addition, rotational rheological tests showed an increase in viscosity and complex viscosity when compared to that of the matrix (PET). Optical microscopy (MO), scanning electron microscopy (SEM) and contact angle (AC) were also used to characterize the composites. Results indicated that better dispersions were obtained for filler concentrations up to 0.1% as higher nanofiller concentrations led to the formation of agglomerates. Our data indicated that PET/OG nanocomposite properties can be adjusted according to filler content, degree of oxidation and functionalization and that there is a limit from which the increasing loads and functional groups can be harmful to dispersion. Property improvements obtained at optimal conditions are associated with increasing nanofiller dispersion, provided by the production method of the nanocomposites and by the functionalization and adequate concentration of the nanomaterial. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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