Obtenção e caracterização de compósitos nanoestruturados de poli (éter imida) reforçados com nanoplaquetas de grafeno.

Abstract

Os materiais em escala nanométrica, mais conhecidos como nanomateriais receberam destaque principalmente no século XXI. Após a descoberta de que esse material poderia trazer diversas vantagens na área térmica e química, por exemplo, diversos países começaram a investir em mais pesquisas nessa área. Dentro desse contexto, os compósitos nanoestruturados se destacam. A elevada área superficial das nanopartículas tende a aumentar a interação entre o reforço e a matriz do material polimérico, promovendo uma melhoria em algumas propriedades como por exemplo a térmica e a mecânica. No presente trabalho, filmes finos com e sem incorporação de nanoplaquetas de grafeno (GNP) foram processados a partir da técnica de mistura em solução. Diferentes porcentagens de GNP foram adicionadas à matriz polimérica de poli (éter imida) (PEI), sendo estas porcentagens de 0,1%, 0,5% e 1,0% em massa. Além das diferentes concentrações de GNP, foram obtidos filmes com o auxílio do dispersor de alto cisalhamento e a ponteira ultrassônica. Os filmes obtidos foram analisados via Difração de Raios-x (DRX) e Microscopia Óptico para caracterização da estrutura e morfologia dos filmes. Em seguida, realizou-se a análise térmica a partir da Termogravimetria (TGA) e, por último, o comportamento viscoelástico por meio da análise Dinâmico-Mecânica (DMA). Por fim, após as diferentes análises, conclui-se que o filme mais homogêneo foi o PEI/GNP 0,5% com uso do dispersor de alto cisalhamento e por sua vez, o filme considerado mais heterogêneo foi o PEI/GNP 1,0% com uso da ponteira ultrassônica. Pode-se ainda concluir que o dispersor obteve melhores resultados que a ponteira ultrassônica, podendo ser um melhor candidato para melhor dispersão do reforço de GNP na matriz polimérica de PEI.

Nanoscale materials, also known as nanomaterials, have received main attention mainly in the 21st century. After the discovery that this material could bring several advantages in the thermal and chemical area, for example, several countries began to invest in more research in this area. Within this context, nanostructured composite materials stand out. The high surface area of nanoparticles tends to increase the interaction between the reinforcement and the polymer matrix, promoting an improvement in some properties such as thermal and mechanical. In the current final project, pure films and with reinforcement of graphene nanoplatelets (GNP) will be processed from the solution mixing technique. Different percentages of GNP will be added to the PEI polymer matrix, these percentages being 0.1%, 0.5% and 1.0% by mass. In addition to this percentage analysis, films will be obtained with the help of two equipment that will help in the dispersion of graphene nanoplatelets, these being the high shear disperser and the ultrasonic nozzle. The films obtained will be analyzed via X-ray Diffractometry (XRD) and Optical Microscopy for morphological analysis. Next, the thermal analysis was carried out from Thermogravimetry (TGA) and finally, the viscoelastic behavior through Dynamic-Mechanical Analysis (DMA). Finally, after the different analyses, it is concluded that the most homogeneous film was PEI/GNP 0.5% with the use of the high shear disperser and in turn, the film considered the most heterogeneous was PEI/GNP 1.0% with the use of the ultrasonic nozzle. It can also be concluded that the disperser obtained better results than the ultrasonic nozzle, which could be a better candidate for better dispersion of the GNP reinforcement in the PEI polymer matrix.