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Propriedades mecânicas e tribológicas de nanocompósitos formados por Polietileno de Ultra Alta Massa Molar (PEUAMM) e materiais bidimensionais a base de carbono

Processo: 19/13416-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de setembro de 2019
Vigência (Término): 31 de agosto de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Guilhermino José Macêdo Fechine
Beneficiário:Eder Henrique Coelho Ferreira
Instituição-sede: Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia (MackGrafe). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). Instituto Presbiteriano Mackenzie. São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Polímeros   Polietileno   Nanocompósitos   Desenvolvimento de novos materiais   Tribologia   Blendas   Propriedades mecânicas   Carbono

Resumo

Esse projeto é um pedido que está sendo feito para dar continuidade a um projeto de mestrado (processo 2017/14640-2) avaliado e indicado por apresentar extremo potencial para se tornar um projeto de doutorado. Logo, muito dos resultados obtidos até o momento serão usados como embasamento científico desse projeto aqui apresentado. O Polietileno de Ultra Alta Massa Molar (PEUAMM) é um polímero com elevadas propriedades tribológicas (resistência ao desgaste e baixo coeficiente de fricção) quando se compara a polímeros com massas molares não tão elevadas. Sua boa resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito permite que ele seja aplicado em diversos segmentos da indústria, agindo como revestimento de maquinários ou compondo partes de uma peça. Entretanto, o seu desempenho é ainda insatisfatório para algumas aplicações devido sua baixa resistência ao desgaste comparado aos materiais (aço, titânico, vidros, areia, minérios etc.) em que ele está em contato. Vários trabalhos têm mostrado que a adição de nanocargas aos polímeros, quando bem disperso e distribuído, possibilita desenvolver materiais com excelentes propriedades tribológicas. O PEUAMM, devido sua alta viscosidade, não flui mesmo em altas temperaturas, sendo não processável pelos métodos de misturas/conformação convencionais no estado fundido (extrusão e reômetro de torque), o que pode ser um fator limitante para algumas aplicações. Alcançar uma boa homogeneidade da carga na matriz PEUAMM tem sido o grande obstáculo na obtenção de um novo material de alto desempenho. Os resultados obtidos durante projeto de mestrado apresentam avanços na direção de desenvolver um novo material que apresente melhores propriedades do que o PEUAMM. Primeiramente, durante esse período foram produzidas blendas formadas por dois polietilenos de alta massa molar, o PEUAMM e o Polietileno de Alta Massa Molar (PEAMM), via mistura no estado fundido. Nessa etapa a blenda desenvolvida já apresentou resultados tribológicas superior ao PEAMM e semelhante ao PEUAMM. No intuito de atingir desempenho superior foi adicionado ao PEAMM e as blendas o óxido de grafeno com multicamadas (mGO). Os nanocompósitos formados por apenas PEAMM/mGO apresentaram propriedades tribológicas um pouco melhores do que o PEUAMM. No entanto os nanocompósitos formados pela blenda PEAMM/PEUAMM não apresentaram o aumento esperado nas propriedades com a adição do mGO. Esse nanocompósitos apresentaram grandes aglomerados de mGO, fazendo com que as propriedades das blendas não fossem modificadas com a inserção da carga. Esse presente trabalho pretende solucionar esse problema de duas maneiras, buscando uma melhor homogeneidade da carga na matriz polimérica e melhorando a adesão da interfase polímero-carga. Para melhorar a dispersão e distribuição da carga na matriz será utilizado um óxido de grafeno com maior controle do número de camadas empilhadas, sem a presença de partículas não devidamente esfoliadas, conduzindo a uma maior área superficial. Para melhorar adesão entre os materiais, o GO será funcionalizado com grupo químicos específicos de cadeia alquílica. Além disso, aproveitando as boas propriedades mecânicas e tribológicas já alcançados até o momento para as blendas PEAMM-PEUAMM (20%) e baseando-se na alta capacidade de reforço dos nanotubo de carbono para esse sistema, será desenvolvido nesse trabalho nanocompósitos de PEAMM e PEAMM-PEUAMM (20%) contendo nanotubo de carbono não funcionalizado e funcionalizado com um grupo aminados. Com essas estratégias complementares pretende-se obter um material processável em equipamentos comumente usados na indústria transformadora de plásticos e que apresentam desempenho mecânico e tribológico superior ao PEUAMM tornando-se de fácil acesso e de maior diversidade de aplicações. (AU)

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