Avaliação da influência da adição de nanotubos de carbono nas propriedades térmica e mecânicas de compósitos de polipropileno/nanotubos de carbono.
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Data
2021-02-12
Autores
Costa, Lívia Maria Rédua Nunes da
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Carbon nanotubes have attracted attention since they were discovered. They turned out to be a revolution in several areas, mainly in the composites field as filler. This is essentially due to its low weight and its excellent thermal and mechanical properties. Polypropylene (PP), also called attention as a matrix, since being a highly used and it has an excellent ratio of physical and mechanical properties with an easy process with low price. Thus, this study focuses on the evaluation of PP/CNT composites with 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 by mass process by a modified thin screw extruder. According to the results, the quantity of CNT follows a proportional relation with the mechanical and thermal properties until a limit concentration at which the CNT begins to agglomerate and act as a generator of defects in the network. Halpin-Tsai, Voigt-Reuss and Cox equations were adapted to fit the experimental data of the PP/CNT composites tensile strength. The optimum filler content is 1.0% by mass, which reaches a saturation value around 40 MPa and 47 MPa in the tensile and flexure modulus respectively. Further, the tribological tests demonstrate the specific wear rate decreases with the increases of the CNT.
Os nanotubos de carbono (CNT) têm chamado à atenção desde que foram descobertos. Estes acabaram sendo uma revolução em várias áreas, principalmente na área de compósitos como reforços. Isso se deve essencialmente ao seu baixo peso e as suas excelentes propriedades térmicas e mecânicas. O polipropileno (PP), também chama a atenção como matriz, por ser muito utilizado e apresentar excelente relação de propriedades físicas e mecânicas com facilidade de processamento e baixo custo. Assim, este estudo tem como foco a avaliação de compósitos PP/CNT com 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% em massa, processados por uma extrusora modificada. De acordo com os resultados encontrados, a quantidade de CNT segue uma relação proporcional com as propriedades mecânicas e térmicas até uma concentração limite na qual o CNT começa a se aglomerar e atuar como gerador de defeitos na rede. As equações de HalpinTsai, Voigt-Reuss e Cox foram adaptadas para se ajustar aos dados experimentais de resistência à tração dos compósitos PP/CNT. O teor mais adequado de reforço é de 1,0% em massa, que atinge um valor máximo em torno de 40 MPa e 47 MPa nos módulos de tração e flexão, respectivamente. Além disso, os testes tribológicos demonstram que a taxa de desgaste específica diminui com o aumento da quantidade de CNT utilizada.
Os nanotubos de carbono (CNT) têm chamado à atenção desde que foram descobertos. Estes acabaram sendo uma revolução em várias áreas, principalmente na área de compósitos como reforços. Isso se deve essencialmente ao seu baixo peso e as suas excelentes propriedades térmicas e mecânicas. O polipropileno (PP), também chama a atenção como matriz, por ser muito utilizado e apresentar excelente relação de propriedades físicas e mecânicas com facilidade de processamento e baixo custo. Assim, este estudo tem como foco a avaliação de compósitos PP/CNT com 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% em massa, processados por uma extrusora modificada. De acordo com os resultados encontrados, a quantidade de CNT segue uma relação proporcional com as propriedades mecânicas e térmicas até uma concentração limite na qual o CNT começa a se aglomerar e atuar como gerador de defeitos na rede. As equações de HalpinTsai, Voigt-Reuss e Cox foram adaptadas para se ajustar aos dados experimentais de resistência à tração dos compósitos PP/CNT. O teor mais adequado de reforço é de 1,0% em massa, que atinge um valor máximo em torno de 40 MPa e 47 MPa nos módulos de tração e flexão, respectivamente. Além disso, os testes tribológicos demonstram que a taxa de desgaste específica diminui com o aumento da quantidade de CNT utilizada.
Descrição
Palavras-chave
Polypropylene composites, Carbon nanotubes, Mechanical properties, Thermal properties, Compósitos de polipropileno, Nanotubos de carbono, Propriedades mecânicas, Propriedades térmicas, Materiais compostos, Nanocompósitos (Materiais), Materiais nanoestruturados