Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) reforçados com diferentes estruturas carbonosas - Jacob, Tatiane Jotz (My University, 2021)
The development of polymeric nanocomposites has been the focus of research and has shown increasing interest in the industrial environment. The incorporation of carbonaceous structures in the polymeric matrix offers the opportunity to improve the mechanical and thermal properties of polymers. In this work, polymeric nanocomposites of high density polyethylene (HDPE) were reinforced with graphite (G) and reinforced graphene oxide (GO). GO was obtained from commercial graphite by the method of chemical micro exfoliation for later incorporation into the polymeric matrix. The concentrations of G and GO added to the polymer were 0.25, 0.50 and 1.0 % (w/w). The processing of the HDPE/G and HDPE/GO nanocomposites took place in a thermokinetic mixer, followed by compression molding. The morphology was evaluated by scanning electron microscopy, the thermal stability by thermogravimetric analysis and the mechanical properties through the flexural strength and impact resistance tests. Through the morphological analysis, the good dispersion of the charges in the HDPE matrix provided by the mixing method used was verified, and the weak adhesion of the charges near the polymer matrix was also verified. The flexural mechanical properties of the nanocomposites were similar to that of HDPE. On the other hand, in general, nanocomposites reinforced with GO tend to present greater resistance to flexion and flexural modulus than those reinforced with G, with an increase in the load levels in the polymer. The sample with the addition of 0.5 % (w/w) of GO showed greater rigidity when compared to all evaluated samples. The nanograms and HDPE thermograms showed similar behavior and the thermal stability of the polymer was not influenced by the addition of the charges. The ash contents obtained at 800 °C show a certain homogeneity among samples of equal load levels. In general, it can be concluded that, among the carbonaceous structures studied, GO showed better performance in the mechanical properties evaluated in relation to G. [resumo fornecido pelo autor]
O desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos tem sido o foco de pesquisas e tem apresentado um crescente interesse no meio industrial. A incorporação de estruturas carbonosas à matriz polimérica oferece a oportunidade de melhora das propriedades mecânicas e térmicas de polímeros. Neste trabalho foram preparados nanocompósitos poliméricos de polietileno de alta densidade (PEAD) reforçados com grafite(G) e reforçados óxido de grafeno (GO). O GO foi obtido a partir do grafite comercial pelo método de micro esfoliação química para posterior incorporação à matriz polimérica. As concentrações de G e GO adicionadas ao polímero foram de 0,25, 0,50 e 1,0 % (m/m). O processamento dos nanocompósitos PEAD/G e PEAD/GO ocorreu em 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 dos ensaios de resistência à flexão e resistência ao impacto. Por meio das análises morfológicas foi verificada a boa dispersão das cargas na matriz de PEAD proporcionada pelo método de mistura utilizado, e também foi verificada a fraca adesão das cargas junto à matriz polimérica. As propriedades mecânicas de flexão dos nanocompósitos foram semelhantes ao do PEAD. Por outro lado, de maneira geral, os nanocompósitos reforçados com GO tendem a apresentar maior resistência à flexão e módulo de flexão que os reforçados com G, com o aumento dos teores de carga no polímero. A amostra com adição de 0,5 % (m/m) de GO apresentou maior rigidez quando comparada a todas as amostras avaliadas. Os termogramas dos nanocompósitos e do PEAD apresentaram comportamento semelhante e a estabilidade térmica do polímero não foi influenciada pela adição das cargas. Os teores de cinzas obtidos a 800 °C evidenciam certa homogeneidade entre as amostras de iguais teores de carga. De modo geral pode-se concluir que, dentre as estruturas carbonosas estudadas, o GO apresentou melhor desempenho nas propriedades mecânicas avaliadas em relação ao G. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Nanopartículas; Polietileno; Grafeno; Grafita