Compósitos de polipropileno reforçados com nanopartículas de alumina e fibras curtas de carbono

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ferreira, João Lucas Alexandre Nunes Galvão
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
• Palavras-chave em Português: Polypropylene; Nanoparticles; Hybrid composite; Carbon fiber; Alumina; PP-g- MA; Experimental planning; Response surface; Polipropileno; Nanopartículas; Compósito híbrido; Fibra de carbono; Compatibilizante; Planejamento experimental; Superfície de resposta; Compósitos poliméricos; Fibras de carbono; Nanocompósitos (Materiais); ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18252

Nesse trabalho, materiais compósitos à base de polipropileno (PP) carregados com nanopartículas de alumina (Al2O3) e reforçados com fibras de carbono curtas (FC), foram desenvolvidos, visando a obtenção de materiais leves, com alta rigidez, resistência mecânica e estabilidade térmica, passíveis de serem processados em equipamentos comumente usados nas indústrias de polímeros e automotiva. Com essa finalidade, polipropileno foi processado com alumina, em teores definidos através de metodologia de superfície de resposta inserida no software Minitab, de forma a se avaliar o efeito da incorporação de alumina e do polipropileno graftizado com anidrido maleico (PP-g-AM) usado como compatibilizante em algumas amostras. Os compósitos que apresentaram as melhores propriedades mecânicas, no caso, compósitos híbridos PP/PP g-AM/Al2O3 foram usados como matriz e preparados utilizando teor de alumina de 6% m/m e teores de fibras de carbono variáveis, entre 10% m/m e 15% m/m. Os compósitos foram processados em extrusora de rosca dupla, utilizando perfil de temperatura da zona de alimentação à zona de dosagem de 200/210/190/190/190/190/200/220/220/230°C e rotação do parafuso de 500 rpm. A preparação dos compósitos PP/Al2O3 envolveu o desenvolvimento de um concentrado em extrusora monorosca e posterior diluição em extrusora de rosca dupla. O perfil de temperatura adotado foi de 180/200/200/200/200°C e a velocidade de rotação foi de 35 rpm. As propriedades dos materiais obtidos foram avaliadas através de diversas técnicas de caracterização como: ensaios mecânicos em tração, termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos demonstram que os compósitos híbridos apresentam uma tendência de aumento da rigidez ao custo de uma perda significativa da tenacidade com o incremento do teor de fibras. Nesses materiais é observado também um aumento da resistência à tração. Aumento do módulo de elasticidade, foi observado, tanto nos compósitos híbridos como nos compósitos PP/Al2O3. Esse aumento, entretanto, foi mais pronunciado nos compósitos híbridos. Os compósitos PP/Al2O3 e híbridos apresentaram também aumento da resistência à tração. Os compósitos híbridos apresentaram maior estabilidade térmica do que os compósitos PP/Al2O3 e entalpias de fusão e de cristalização menores. As micrografias obtidas evidenciaram a boa adesão interfacial entre as partículas de alumina e o polímero, quando o compatibilizante foi utilizado. De forma geral, se obteve nesse trabalho materiais à base de polipropileno com rigidez e resistência mecânica superiores as apresentadas pelo polipropileno.