Efeitos de modificações superficiais de nanoplacas de grafeno (GNP) nas propriedades elétricas e eletromagnéticas de nanocompósitos de poli (trimetileno tereftalato)/GNP - Wearn, Yves Nicolau [UNIFESP] (2022)
A busca por materiais com elevado desempenho elétrico e eletromagnético para aplicações altamente tecnológicas têm crescido significativamente ao longo das últimas décadas. Nanocompósitos poliméricos atuam como alternativa para o desenvolvimento desses materiais, fazendo-se uso de materiais a base carbono como reforços em matrizes poliméricas, como o grafeno e seus derivados, em especial as nanoplacas de grafeno (GNP). Porém, GNPs possuem forte tendência em se aglomerar, o que dificulta uma boa interação com a matriz polimérica. Assim, a modificação superficial ou funcionalização das GNP é uma alternativa promissora para contornar esse desafio. Com esse intuito, neste projeto foram aplicadas duas técnicas de funcionalização em GNP – via reação com ácido nítrico (HNO3) (GNPÁCIDO) e com o sal 4-nitrobenzeno-diazônio-tetrafluorborato (4-NBD) (GNPSAL). Como matriz polimérica foi escolhido o poli (trimetileno tereftalato) (PTT), um poliéster aromático que possui diversas aplicações que englobam a área têxtil e embalagens. Afim de garantir uma boa homogeneização do sistema, foi preparado o agente compatibilizante PTT graftizado com anidrido maleico (PTT-g-MA) por processamento reativo. Nanocompósitos de PTT com 1% em massa de PTT-g-MA e com teor de nanocarga variando de 1 a 2,5% em massa (GNP ou GNPSAL) foram preparados via extrusão. A análise estrutural e morfológica das GNP foi feita por espectroscopia Raman, difração de raio-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV-FEG), onde se observou que a modificação com ácido nítrico (HNO3) possivelmente atuou de maneira mais agressiva sobre as nanocargas. Ainda assim, para ambos os tipos de modificação sugere-se que ocorreu com sucesso o acoplamento dos grupamentos funcionais nas GNP. Analisando o comportamento dos nanocompósitos, com a quantidade de nanocargas adicionadas não ocorreu percolação elétrica, como observado pelos ensaios de impedância elétrica e medidas da eficiência da blindagem eletromagnética (EMI SE), visto que os teores de GNP empregados não foram suficientes para formar caminho percolativo. No entanto, foi observado um aumento expressivo da ductilidade, um diferencial para esse tipo de material. A funcionalização das GNPs com o sal de diazônio mostrou-se bastante promissora, sendo capaz de aprimorar propriedades elétricas e eletromagnéticas a maiores concentrações de GNP nos nanocompósitos.