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Previous issue date: 2015-12-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The use of metal oxide nanoparticles in nanocomposite has provided new
and interesting properties and is one of the most promising areas in composites.
Compatibility between these nanoparticles and polymer matrix is the most critical
fator on development of these materials. In this context, this thesis project has
focused on study of synthesis and functionalization of magnetite nanoparticles
(Fe3O4) aiming its incorporation into bisphenol A based diglycidyl ether based to
produce nanocomposites with very high compatibility between dispersed and
matrix phases. Synthesis and functionalization of nanoparticles were performed
in a single step by thermodecomposition of iron (III) acetylacetonate in poly (1,4-
butanediol) with molar weight 1000, which served both as a solvent for the
reaction as a source of molecules for surface functionalization of the
nanoparticles. Nanoparticles with an average size of 8,4 nm and with high volume
fraction of organic layer were obtained and the synthesis was highly reproducible.
The produced nanocomposite exhibited high homogeneity of nanoparticles
dispersion and the absence of large agglomerates. The interaction between the
nanoparticles and matrix occurred through the chemical reaction between the
functional groups of the organic layer and the DGEBA, as was expected, and
through intercalation of DGEBA molecules between the molecules from the
organic layer, thereby creating a new interphase with unique properties. Due to
the high volume fraction of this new phase, the density and modulus of elasticity
exhibited behavior that could not be explained by traditional methods. A new
approach was used to develop a model that considered this third phase and set
more consistently to the experimental data obtained, and showing the domain of
this new interphase on the nanocomposite`s properties. / O uso de nanopartículas de óxidos metálicos em nanocompósitos tem
proporcionado novas e interessantes propriedades e é uma das áreas mais
promissoras em compósitos. A compatibilização entre essas nanopartículas e a
matriz polimérica é ainda um dos pontos mais críticos no desenvolvimento
desses materiais. Nesse contexto, esse projeto de tese teve como foco estudar
a síntese e funcionalização de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) visando sua
incorporação em matriz polimérica a base de diglicidil éter bisfenol A (DGEBA)
para produção de nanocompósitos em que matriz e fase dispersa apresentam
altíssima compatibilidade. A síntese e funcionalização das nanopartículas foram
feitas em uma única etapa através da termodecomposição de acetilacetonato de
ferro (III) em poli(1,4 butanodiol) de massa molar 1000, que atuou tanto como
solvente da reação quanto fonte de moléculas para a funcionalização superficial
das nanopartículas. Nanopartículas com tamanho médio 8,4 nm e com alta
fração volumétrica de capa orgânica foram obtidas e a síntese se mostrou
altamente reprodutível. Os nanocompósitos produzidos apresentaram uma alta
homogeneidade de dispersão de nanopartículas e ausência de grandes
aglomerados. A interação entre as nanopartículas e matriz ocorreu através da
reação química entre os grupos funcionais da capa orgânica e do DGEBA, como
era esperado, e também através da intercalação de moléculas de DGEBA entre
as moléculas que formam a capa orgânica, criando assim uma nova interfase
com propriedades únicas. Devido à altíssima fração volumétrica dessa nova
fase, a densidade e o módulo de elasticidade apresentaram comportamentos
que não puderam ser explicados pelos métodos tradicionais. Uma nova
abordagem foi usada para desenvolver um modelo que considerou essa terceira
fase e se ajustou de forma mais coerente aos dados experimentais obtidos,
mostrando o domínio dessa nova fase sobre as propriedades do nanocompósito.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7452 |
| Date | 17 December 2015 |
| Creators | Lima, Bruno Henrique Ramos de |
| Contributors | Leite, Edson Roberto |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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