Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Waldek Wladimir BaseFilho / Banca: Ailton de Souza Gomes / Banca: Durval Rodrigues Junior / Banca: Maysa Furlan / Resumo: Este trabalho de pesquisa consistiu na obtenção de compósitos nanoestruturados utilizando matrizes poliméricas termorrígidas e nanotubos de carbono (CNT) e posterior caracterização de suas propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, reológicas e demais características físico-químicas para aplicações aeroespaciais. As atividades experimentais para a realização deste trabalho foram, em sua maioria, conduzidas na Alemanha. Durante o desenvolvimento deste trabalho de pesquisa, foi possível entender melhor como deve ser realizada a purificação, funcionalização e dispersão de CNT em compósitos poliméricos. Desta forma, CNT foram caracterizados e utilizados como reforços para a obtenção de compósitos nanoestruturados em matrizes termorrígidas (resina fenólica). Estes compósitos foram processados, por meio de cura em autoclave e avaliados com relação aos seus desempenhos mecânicos, físico-químicos e morfológicos. Duas metodologias foram utilizadas para permitir a dispersão dos CNT: dispersão em solução aquosa e por calandragem (TRC). Os resultados obtidos mostram que a metodologia mais adequada para dispersar os CNT em resina fenólica é a partir do processo por calandragem e que teores superiores a 0,5% em massa de CNT não resultam em melhorias significativas quanto aos desempenhos viscoelástico, térmico, elétrico e mecânico destes compósitos. Ainda, a partir dos ensaios reológicos e elétricos, foi observado que teores abaixo de 0,2% em massa de CNT já são suficientes para promover a percolação dos CNT na resina fenólica, gerando mudanças significativas no comportamento físico-químico do compósito nanoestruturado. A partir deste trabalho de pesquisa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This researcher work concerning about the nanostructured composite obtaining by using thermoset polymeric matrix and carbon nanotubes and posterior characterization of their mechanical, thermal, electrical, rheological and others physical-chemical properties for aerospace application. The experimental activities in order to perform this work, in its majority, have been done in Germany. During the development of this researcher work, it was possible to understand better how should be done the purification, functionalization and dispersion of CNT into polymeric composites. This way, CNT were characterized and used as reinforcement in order to obtain nanostructured composite materials in thermoset matrix (phenolic resin). These composites were processed by using autoclave cure processing and they were evaluated concerning about its mechanical, physical-chemical and morphological behavior. Two methodologies were used in order to allow the CNT dispersion: in aqueous solution and in three roll calender (TRC). The obtained results show that the TRC methodology is more adequate in order to disperse the CNT reinforcement and that the content higher than 0.5wt%CNT not result in significant gain in viscoelastic, thermal, rheological and electrical properties in these composites. Still, from the rheological and electrical tests, it was observed that loads below than 0.2wt%CNT are enough to promote the CNT percolation in phenolic resin, generating significant changes in physical-chemical properties of nanostructured composites. From this researcher work... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by LUIS FELIPE DE PAULA SANTOS null (luiss9406@gmail.com) on 2018-04-07T14:17:57Z No. of bitstreams: 1 Luis_dissertação_vfinal.pdf: 2915392 bytes, checksum: 7d6ba891adc68c5a6d0ae35e884f554e (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-09T13:53:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_lfp_me_guara.pdf: 2915392 bytes, checksum: 7d6ba891adc68c5a6d0ae35e884f554e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T13:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_lfp_me_guara.pdf: 2915392 bytes, checksum: 7d6ba891adc68c5a6d0ae35e884f554e (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os avanços tecnológicos na área dos compósitos poliméricos criaram novas oportunidades para estruturas de alto desempenho e com baixo peso, favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos em diversos setores, principalmente o aeronáutico. Dentro deste contexto os compósitos poliméricos nanoestruturados encontram-se em uma posição vantajosa em relação a outros materiais, pois seus constituintes podem agregar melhorias nos desempenhos mecânico, térmico e elétrico. Neste trabalho, compósitos nanoestruturados de poli(éter-imida) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (PEI/MWCNT) foram obtidos a partir da técnica de mistura em solução. Posteriormente, foi realizada a consolidação do compósito nanoestruturado reforçado com fibra de carbono (PEI/MWCNT/FC) via moldagem por compressão a quente. A partir das análises térmicas de termogravimetria (TGA) e dinâmico-mecânica (DMA) realizadas no compósito PEI/MWCNT, verificou-se uma melhoria na resistência térmica e nas propriedades viscoelásticas do material. Além disso, as melhorias nas propriedades físicas ocasionadas pela adição de MWCNT a matriz polimérica, influenciaram positivamente na qualidade de processamento dos laminados. Após os ensaios de ILSS e CST observou-se que a adição do nanoreforço gerou um incremento de 16% e 58%, respectivamente, sugerindo uma melhoria na adesão interfacial do compósito. O comportamento em tração não sofreu influência significativa a partir da adição de MWCNT, levando apenas uma melhoria de 5% na resistência a tração e 2% no módulo de elasticidade do material. A adição de MWCNT não influenciou significativamente a resistência a fadiga dos laminados quando analisada em temperatura ambiente e em temperatura elevada, sendo possível observar uma pequena redução nas mesmas. Por outro lado, quando submetido a temperatura sub-ambiente, a adição favoreceu e gerou uma melhoria na resistência a fadiga dos materiais. Por fim, após as análises fractográficas observou-se macroscopicamente que o material PEI/MWCNT/FC possui um aspecto mais dúctil da fratura e microscopicamente há diferenças nos aspectos da fratura do material quando comparado ao laminado PEI/FC / Technological advances in polymer composites area have been created new opportunities for high-performance and lightweight structures, promoting the development of strategic systems in several sectors of industry, especially on the aerospace field. In this context, the nanostructured polymer composites are in an advantageous position compared to other materials, since its constituents may add improvements in mechanical, thermal and electrical performance. In this work, PEI/MWCNT nanostructured composites were obtained from solution mixing technique. Subsequently, the consolidation of the composite reinforced with carbon fiber, was performed by hot compression molding. TGA and DMA analyzes performed on PEI/MWCNT composite film revealed that there was an improvement in the thermal resistance and the viscoelastic properties of the material. In addition, the enhancement in physical properties due to the incorporation of MWCNT in polymer matrix had a positive role in the quality of the laminates. After ILSS and CST tests, it was observed that the addition of the nanofiller led to an increment of 16% and 58%, respectively, suggesting an improvement in the interfacial adhesion of the composite. The tensile behavior did not present a significant influence from the addition of MWCNT, leading to only a 5% improvement in tensile strength and 2% in the modulus of elasticity of the material. The addition of MWCNT did not significantly influence the fatigue strength of the laminates when analyzed at room and high temperature, being possible to observe a small reduction in these temperatures. On the other hand, when performed at sub-ambient temperature, the incorporation of the nanofiller led to an improvement in the fatigue resistance of the materials. Finally, after the fractographic analysis it was observed macroscopically that the PEI/MWCNT/FC composite has a more ductile aspect of the fracture and microscopically there are differences in the fracture aspects of the material when compared to the PEI/FC laminate / 2016/12810-5 / 2017/09344-5 / Demanda Social

Nanotubos de carbono (NTC) apresentam superlativas propriedades físico-químicas. Por essa razão, têm sido tema de diversas pesquisas, teóricas e experimentais, para sua aplicação em compósitos que transmitam a outros materiais de interesse, as suas propriedades intrínsecas superiores. Materiais híbridos apresentam propriedades que são diferentes das de seus componentes individuais, sendo resultado das interações e das quantidades de seus componentes. O presente trabalho teve como objetivo a investigação das propriedades híbridas que podem surgir quando nanotubos de carbono são crescidos verticalmente sobre diferentes tipos de substratos micrométricos. Particularmente, foram investigados o comportamento dos compósitos micro-nanoestruturados desenvolvidos, frente à redução de metais e ao reforço mecânico de um polímero termoplástico (PVC). Para conduzir o presente estudo, dois tipos de NTC foram crescidos sobre substratos de carvão ativado, grafita e dióxido de titânio, pelo método da deposição química de vapor (CVD). Estes substratos são, tradicionalmente, usados como agentes de redução, adsorventes e cargas para reforço mecânico. As principais técnicas de investigação do presente trabalho foram a microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva de raios-X (EDS), acoplada ao MEV, difração de raios-X e também, no caso dos compósitos de PVC, ensaios de tração mecânica em um texturômetro. Os resultados demonstram que existem combinações entre o tipo de NTC e o suporte microestruturado, que podem resultar em propriedades que não são observadas nos constituintes dos compósitos estudados, quando estes estão na forma isolada. Portanto, o crescimento de nanoestruturas sobre os substratos pode gerar propriedades híbridas como: a redução e adsorção nos NTC, de certos íons metálicos de Ag e Cu, sem o uso de agente redutor ou aplicação de potencial externo. E também, pode dar origem a aditivos de reforço mecânico para PVC que podem levar a consideráveis aumentos no módulo de elasticidade e limite de resistência à tração, em relação ao PVC isoladamente (aumentos de 5.068,21 % e 4.110,74%, respectivamente) / Carbon nanotubes (CNT) have been the subject of several theoretical and experimental researches due to their superlative intrinsic physicochemical properties, especially in the field of composites. However, there are some problems concerned to the successful transmission of these superior properties to the materials of interest. Hybrid materials have properties that are different from those of their individual components, which results from the interactions and also the quantities of the components. This work aimed at investigating the hybrid properties that can arise when carbon nanostructures are vertically grown on different types of microstructured substrates. Particularly, the behavior of the micro-nanostructured composites has been investigated as a function of the chemical reduction of metal ions and the mechanical reinforcement of a thermoplastic polymer (PVC). In order to conduct this study, two types of CNT were grown on the surfaces of charcoal, graphite and titanium dioxide through the chemical vapor deposition (CVD) method. These substrates are traditionally used as reducing agents, adsorbents and reinforcing fillers. The PVC composite samples were characterized, mainly, by mechanical traction tests in a texturometer, and the other samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The results demonstrated that there are combinations between specific types of CNT and microstructured supports that can lead to properties not observed in the isolated constituents of the composite. Therefore, the growth of nanostructures on substrates can generate hybrid properties, such as the reduction of Ag and Cu ions and their direct adsorption on CNT without the need of a reducing agent or application of an external potential, as in the case of some charcoals. Additionally, some of these composites can form mechanical fillers for PVC, which can lead to substantial increases in the elasticity modulus and tensile strength, (5.068,21% and 4.110,74%, respectively), when compared to the isolated PVC.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Pastro Alves.pdf: 1203203 bytes, checksum: a4482af4edaf66d6d70071a940528a5a (MD5) Previous issue date: 2009-02-04 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Nanocomposites are polymeric hybrid materials where inorganic substances of nanometric dimensions are dispersed in a polymeric matrix. The fillers present area of raised surface, promoting better dispersion in the polymeric matrix and therefore an improvement of the physical properties of the composite that depends on the homogeneity of the material. The nanocomposites preparation with polymeric matrix allows in many cases to find a relation enters a low cost, due to the use of lesser amount of filler, and a raised performance level. In this work nanocomposites were obtained with pseudobohemite synthesized by sol-gel process and high density polyethylene with different concentrations of pseudobohemite. The nanocomposites were prepared by intercalation for fusing and characterized by thermal and mechanical tests. The results showed an increase in the values of hardness, tensile strength and compression strength, and an increase in the temperature of thermal distortion (HDT) and in the glass transition temperature (Tg) evidencing the interaction of nanofiller with the polymeric matrix. / Nanocompósitos poliméricos são materiais híbridos onde substâncias inorgânicas de dimensões nanométricas estão dispersas em uma matriz polimérica. As cargas apresentam área de superfícial elevada, promovendo melhor dispersão na matriz polimérica e por isso uma melhoria das propriedades físicas do compósito que depende da homogeneidade do material. A preparação de nanocompósitos com matriz polimérica permite em muitos casos encontrar uma relação entre um baixo custo, devido à utilização de menor quantidade de carga, e um elevado nível de desempenho. Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos com pseudoboemita sintetizada pelo processo sol-gel e polietileno de alta densidade com diferentes concentrações de pseudoboemita. Os nanocompósitos foram preparados por intercalação por fusão e caracterizados por meio de ensaios térmicos e mecânicos. Os resultados mostraram um aumento nos valores de dureza, de resistência à tração e resistência à compressão, um aumento na temperatura de distorção térmica (HDT) e na temperatura de transição vítrea (Tg) evidenciando a interação da nanocarga com a matriz polimérica.