Óxido de grafeno: estratégias de síntese e de redução e sua incorporação em compostos de EPDM.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barros, Natália Garrote de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Agente compatibilizante; Compatibilizing agent; Composto de EPDM; EPDM compound; Graphene oxide; Nanocomposites; Nanocompósitos; Oxidação (Processos); Óxido de grafeno; Óxido de grafeno reduzido; Reduced graphene oxide
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-12072023-141444/

Um dos métodos mais promissores para obtenção do grafeno em maior escala é por meio da oxidação da grafita, que gera o óxido de grafite, seguida por exfoliação à oxido de grafeno (GO), e posterior processo de redução, obtendo o óxido de grafeno reduzido (rGO). Vale ressaltar, no entanto, que a qualidade, estrutura e propriedades do grafeno são altamente dependentes das condições dos processos de oxidação e redução, e vários trabalhos na literatura descrevem esses processos, tornando difícil avaliar e comparar as metodologias empregadas, do ponto de vista da produção em larga escala. O presente trabalho teve como objetivo propor protocolos para obtenção do GO e rGO, a fim de viabilizar sua utilização como nanocargas, em compostos de EPDM (terpolímero de etileno-propileno-dieno). Assim, todos os protocolos de produção, da grafita ao GO, foram adaptados para aumentar a escala de produção e assegurar sua adequada oxidação, e são uma contribuição deste trabalho. Quanto aos métodos de redução, foram investigados desde os métodos tradicionais, as reduções térmica e química, até os mais recentes, utilizando radiação ionizante, por meio de raios gama e feixe de elétrons. Ao comparar as técnicas de redução, foram observadas diferenças significativas na eficiência do processo e nas características das partículas de rGO. Embora as reduções térmica e química sejam métodos de redução eficazes, a térmica gera grande perda de material, enquanto a química pode envolver o uso de compostos químicos perigosos. Por outro lado, os processos de redução por radiação ionizante, além de rápidos e eficazes, permitem um controle do grau de redução por ajuste da dose de radiação. Quanto aos nanocompósitos, avaliou-se o efeito do GO e rGO, com e sem adição do anidrido maleico (AM), nas características de vulcanização e nas propriedades mecânicas do EPDM. A adição de GO e rGO em compostos de EPDM afetou sua vulcanização: as reações de vulcanização foram mais lentas nos nanocompósitos com adição de GO do que nos com adição de rGO, e a presença de anidrido maleico retardou, ainda mais, essas reações. Os nanocompósitos com adição de AM, contendo GO ou rGO, apresentaram melhorias nas propriedades mecânicas, de cerca de 18 e 11%, para o alongamento, e de 5 e 20%, para a resistência à tração, respectivamente, em relação aos mesmos nanocompósitos sem adição de AM. Por fim, o AM desempenhou um papel efetivo como compatibilizante entre o GO ou o rGO e a matriz de EPDM, aumentando a afinidade físico-química entre as nanocargas e a matriz e, consequentemente, o grau de dispersão das nanocargas no composto.