Estudo das propriedades termomecânicas de nanocompósitos poliméricos multifuncionais baseados em nanotubos de carbono e nanossílica

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dc.contributor.advisorRibeiro, Hélio
dc.contributor.authorSilva, Bruno Milton Oliveira da
dc.date.accessioned2025-01-17T19:25:04Z
dc.date.available2025-01-17T19:25:04Z
dc.date.issued2024-06-14
dc.description.abstractDiante da crescente necessidade de utilização de materiais multifuncionais de alto desempenho com aplicações em diversos setores industriais e tecnológicos, este trabalho teve como objetivo investigar as propriedades térmicas e mecânicas de nanocompósitos poliméricos híbridos. Para este estudo foram utilizados como nanoaditivos amostras de nanotubos de carbono oxidada (MWCNT-OXI), nanossílica (NS), e seu híbrido (MWCNT-OXI+NS) na matriz polimérica a base de diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) e trietilenotetramina (TETA) como agente de cura. Nanocompósitos contendo 0,25%, 0,50% e 1,00% em massa de MWCNT-OXI, NS e do seu híbrido MWCNT-OXI+NS na proporção de 1:1 foram preparados. Estes nanocompósitos quando estudados pela técnica de DMA revelaram aumentos de 36%, 57% e 67% no módulo de armazenamento a 50°C para as amostras de MWCNT-OXI+NS, MWCNT-OXI, e NS respectivamente em relação ao polímero puro. Em relação a temperatura de transição vítrea (Tg), foram observados aumentos de até 15°C em comparação com o epóxi puro com destaque para a amostra contendo 0,25% em massa de MWCNT-OXI. Também foi possível verificar a mesma tendência para os aumentos na densidade de ligações cruzadas, demonstrando uma boa adesão entre as nanoestruturas e a matriz polimérica. Estes aumentos foram proporcionais ao módulo de armazenamento (E’), especialmente para a amostra contendo 1% em massa de NS. As curvas termogravimétricas dos nanocompósitos demonstram que a estabilidade térmica do polímero foi mantida após a incorporação destas nanopartículas na resina epóxi. Os testes de Dureza Shore D evidenciaram o aumento da resistência à deformação plástica dos nanocompósitos produzidos para todas a concentrações de nanoaditivos usadas. Finalmente pelas medidas de condutividade térmica (CT), foi possível observar aumentos de até 85% na CT em relação ao polímero puro para todas as composições produzidas, com destaque para a amostra contendo 1% em massa do híbrido MWCNT-OXI+NS. Sendo assim, verificou-se que o uso de nanomateriais na forma simples ou combinada ajudou significativamente na melhoria das propriedades térmicas e mecânicas do epóxi levando a formação de nanocompósitos multifuncionais.
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenzie
dc.description.sponsorshipMackPesquisa - Fundo Mackenzie de Pesquisa
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/39882
dc.language.isopt_BR
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.subjectpolímeros
dc.subjectepóxi
dc.subjectnanocompósitos
dc.subjectnanotubos de carbono
dc.subjectnanossílica
dc.subjectpropriedades térmicas e mecânicas
dc.subjectmultifuncional
dc.titleEstudo das propriedades termomecânicas de nanocompósitos poliméricos multifuncionais baseados em nanotubos de carbono e nanossílica
dc.typeDissertação
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0766240077339002
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3914642755921152
local.contributor.board1Maroneze, Camila Marchetti
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2414168927233444
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6835-4476
local.contributor.board2Trigueiro, João Paulo Campos
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2697679778703686
local.contributor.coadvisorAndrade, Ricardo Jorge Espanhol
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2704277390841473
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-6902-8269
local.description.abstractenFaced with the growing need to use high-performance multifunctional materials with applications in several industrial and technological sectors, this work aimed to investigate the thermal and mechanical properties of hybrid polymer nanocomposites. For this study, samples of oxidized carbon nanotubes (MWCNT-OXI), nanosilica (NS) and their hybrid (MWCNT OXI+NS) were used as nanoadditives in the polymeric matrix based on diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and triethylenetetramine (TETA) as a curing agent. Nanocomposites containing 0.25%, 0.50% and 1.00 wt% of MWCNT-OXI, NS and its hybrid MWCNT OXI+NS in a 1:1 ratio were prepared. These nanocomposites when studied by the DMA technique revealed increases of 36%, 57% and 67% in the storage modulus at 50°C for the MWCNT-OXI+NS, MWCNT-OXI, and NS samples respectively in relation to the pure polymer. Regarding the glass transition temperature (Tg), increases of up to 15°C were observed compared to pure epoxy, especially the sample containing 0.25 wt% of MWCNT-OXI. It was also possible to verify the same trend for increases in cross-link density, demonstrating good adhesion between the nanostructures and the polymer matrix. These increases were proportional to the storage modulus (E’), especially for the sample containing 1.0 wt% of NS. The thermogravimetric (TG) curves of the nanocomposites showed that the polymer thermal stability was maintained after the incorporation of these nanoparticles in the epoxy resin. The Shore D Hardness tests showed an increase in resistance to plastic deformation of the nanocomposites produced for all wt% of nanoadditives used. Finally, through thermal conductivity (TC) measurements, it was possible to observe increases of up to 85% in TC in relation to the pure polymer for all compositions produced, especially the sample containing 1.0 wt% of the hybrid MWCNT-OXI+NS. Therefore, it was verified that the use of nanomaterials in simple or combined form helped significantly in thermal and mechanical properties of epoxy, leading to the formation of multifunctional nanocomposites.
local.keywordspolymers
local.keywordsepoxy
local.keywordsnanocomposites
local.keywordscarbon nanotubes
local.keywordsnanosilica
local.keywordsthermal and mechanical properties
local.keywordsmultifunctional
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologia
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS
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