Avaliação da utilização de um agente de acoplamento de fonte renovável em nanocompósitos de polipropileno e óxido de grafeno
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2022-06-15
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Nanocompósitos a base de óxido de grafeno tendem a apresentar melhores propriedades mecânicas e térmicas em relação ao polímero puro. A principal desvantagem é a fraca adesão entre a matriz polimérica e o óxido de grafeno (OG). O presente trabalho analisa a ação do ácido itacônico (AI) com teores de adição de 2 %, 4 % e 8 % em massa como agente de acoplamento em nanocompósitos de polipropileno (PP) reforçados com 0,5 % em massa de óxido de grafeno. Foram preparadas as amostras de PP, PP/OG, PP/OG/2AI, PP/OG/4AI e PP/OG/8AI em um misturador termocinético, seguido de moldagem por compressão. A morfologia foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, a estabilidade térmica por análise termogravimétrica e as propriedades mecânicas por meio de ensaios de resistência à flexão e de resistência ao impacto. Foi verificada uma boa dispersão e fraca adesão da carga na matriz polimérica. As propriedades de resistência à flexão dos nanocompósitos foram melhores em relação à amostra de polipropileno, tendo um aumento de aproximadamente 23% no valor do módulo de flexão para o nanocompósito PP/OG. No ensaio de resistência ao impacto os nanocompósitos apresentaram maior fragilidade, provavelmente em função da presença de vazios, observados nas micrografias. Também não foi constatado um aumento das propriedades mecânicas avaliadas quando comparado o nanocompósito PP/OG e os nanocompósitos PP/OG/2AI, PP/OG/4AI e PP/OG/8AI devido a uma possível volatilização do ácido itacônico durante o processamento. Ademais, as amostras que possuíam o óxido de grafeno demonstraram maior estabilidade térmica, provavelmente em função da homogeneização da nanocarga. [resumo fornecido pelo autor]
Resumo
Graphene oxide-based nanocomposites tend to have better mechanical and thermal properties than pure polymers. The main disadvantage is the poor adhesion between the polymer matrix and the graphene oxide (OG). The present work analyzes the action of itaconic acid (AI) with addition contents of 2 %, 4 % and 8 % by mass as a coupling agent in polypropylene (PP) nanocomposites reinforced with 0.5 % by mass of graphene oxide. Samples of PP, PP/OG, PP/OG/2AI, PP/OG/4AI and PP/OG/8AI were prepared in a thermokinetic mixer, followed by compression molding. Morphology was evaluated by scanning electron microscopy, thermal stability by thermogravimetric analysis and mechanical properties by flexural strength and impact strength tests. Good dispersion and weak adhesion of the filler to the polymer matrix was observed. The flexural strength properties of the nanocomposites were better compared to the polypropylene sample, with an increase of approximately 23% in the flexural modulus value for the PP/OG nanocomposite. In the impact resistance test, the nanocomposites showed more fragility, probably due to the presence of voids, observed in the micrographs. There was also no increase in the mechanical properties evaluated when comparing the PP/OG nanocomposite and the PP/OG/2AI, PP/OG/4AI and PP/OG/8AI nanocomposites due to a possible volatilization of itaconic acid during processing. Furthermore, samples containing graphene oxide showed greater thermal stability, probably due to the homogenization of the nanofiller. [resumo fornecido pelo autor]