Otimização do desempenho mecânico de elastômeros nitrílicos a partir da produção de compósitos de nanotubos de carbono

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Negri, Ricardo Bruno Pereira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Niterói
• Palavras-chave em Português: Borracha nitrílica; Nanotubos de carbono; Propriedades mecânicas; Propriedade mecânica; Engenharia mecânica; Nitrile rubber; Carbon nanotubes; Mechanical properties
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/22728; http://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2020.m.36591046801

Nanocargas de carbono como o grafeno e os nanotubos têm despertado grande interesse mundial desde as suas descobertas, graças às suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. A utilização destas nanocargas na fabricação de materiais compósitos de matrizes elastoméricas tem se mostrado bastante promissora, levando ao aumento significativo das propriedades mecânicas destes materiais com a utilização de baixíssimos percentuais de nanocargas, em comparação ao negro de fumo e à sílica, cargas reforçadoras geralmente utilizadas. Neste trabalho, formulações à base de borracha nitrílica (NBR) foram processadas juntamente com negro de fumo e nanotubos de carbono, funcionalizados ou não, para avaliar os efeitos dos nanotubos no comportamento das composições. Foram realizados ensaios mecânicos, morfológicos e térmicos das composições visando investigar o efeito dos nanotubos em comparação com o desempenho da composição de referência, contendo 40 phr de negro de fumo. Os resultados mostraram uma tendência de aumento nas propriedades mecânicas das composições com o aumento do teor de nanotubos, sobretudo os não funcionalizados, em relação à composição de referência. A adição de nanotubos não funcionalizados à composição de borracha com 40 phr de negro de fumo proporcionou, para a composição contendo 10 phr da nanocarga, um desempenho superior nos ensaios de rasgamento, semelhante nos ensaios de dureza e inferior nos ensaios de tração e relaxação de tensão em relação ao desempenho da composição testada sem nanocargas e contendo maior teor de negro de fumo (60 phr). O desempenho em relação à composição de referência foi superior em todos os ensaios, exceto para a relaxação de tensão. No entanto, aglomerados de carga na imagem ampliada do corpo de prova de tração fraturado, obtida nos ensaios de MEV, indicam oportunidades de melhoria de desempenho. Embora a funcionalização de nanotubos vise uma melhor dispersão destes na matriz, as composições contendo nanotubos funcionalizados apresentaram desempenho nos ensaios abaixo do esperado, em virtude da grande aglomeração de carga observada na análise de MEV. Com base nos resultados, foi possível concluir que os nanotubos de carbono em pequenos teores possuem potencial para melhorar as propriedades da borracha NBR de forma significativa. No entanto, para que este potencial possa ser explorado em sua plenitude, faz-se necessária uma dispersão adequada dos nanotubos no interior da matriz, evitando a formação de aglomerados que prejudicam o desempenho das composições elastoméricas