Utilização de líquidos iônicos na esfoliação em fase líquida do grafite e aplicação na formação de Nanocompósitos condutores de polímero-grafeno para Impressão 3D

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Godoy, Anna Paula
• Orientador(a): Souza, Eunézio Antonio Thoroh de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: grafeno; esfoliação em fase líquida; sistema bifásico; líquidos iônicos; nanocompósitos poliméricos; impressão 3D
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24294

Esta tese reporta a obtenção de grafeno por esfoliação do grafite em fase líquida (LPE) em sistema bifásico de solventes contendo líquido iônico (LI) e sua aplicação na produção de nanocompósitos poliméricos condutores destinados à impressão 3D pela técnica de Modelagem por Fusão e Deposição (FDM). Para melhor compreensão, as atividades foram dividas em três etapas e realizadas pararelamente ou sequencialmente como especificado a seguir. Na etapa 1, é descrito um protocolo de LPE do grafite em sistema bifásico água/diclorometano contendo os LIs benzoato de 1,3-dibenzilimidazólio e naftoato de 1,3-dibenzilimidazólio. A combinação LI-sistema bifásico aumentou a eficácia da esfoliação e a estabilidade da emulsão formada e diminuiu os danos da cavitação. A estabilidade das emulsões e a interação LIs-grafeno foram avaliadas por Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), respectivamente. Espectroscopia Raman, microscopias Eletrônicas de Varredura (SEM), Transmissão (TEM) e Força Atômica (AFM), e Difração de Raios X (XRD) mostraram qualidade estrutural e grau de esfoliação do grafeno gerado elevados. Paralelamente, na etapa 2, nanocompósitos de poliácido láctico (PLA) contendo nanoplatelets de grafeno (GNP) e nanotubos de carbono (MWCNTs) como cargas, obtidos por extrusão, foram estudados quanto à concentração das cargas e efeito da presença de ambas nas condutividades elétrica e térmica. O objetivo foi verificar a concentração de carga que excede o limite de percolação elétrica e mantém a processabilidade adequada para a FDM. Nanocompósitos com 6 wt.% de GNP ou MWCNTs e as duas cargas apresentaram valores de condutividade elétrica 6 ordens de grandeza acima do PLA puro e aumento de 181% na condutividade térmica. Na etapa 3, é apresentada a produção do nanocompósito de poliálcool vinílico (PVOH) e grafeno, na concentração de 6 wt.% otimizada na etapa 2, e obtido pela LPE do grafite reportada na etapa 1, usando os LIs cloreto de 1-benzil-3-metilimidazólio (BnzMImCl) e cloreto de 1,3-dibenzilimidazólio, (Bnz)2ImCl. Os LIs mostraram-se valiosos para evitar a reagregação do grafeno. Estes foram caracterizados por microscopia óptica, SEM, Raman e condutividade elétrica e apresentam potencial aplicação para a FDM, pois mostraram boas interação carga-polímero e condutividade elétrica. Palavras-chave: grafeno, esfoliação em fase líquida, sistema bifásico, líquidos iônicos, nanocompósitos poliméricos, impressão 3D.