Improving the swelling, mechanical, and electrical properties in natural rubber latex/carbon nanotubes nanocomposites: Effect of the sonication method

Autor(es)

Barbosa, Rafael ; Goncalves, Roger ; Tozzi, Kaique Afonso ; Saccardo, Matheus Colovati ; Zuquello, Ariel Gustavo ; Scuracchio, Carlos Henrique

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Applied Polymer Science; v. 139, n. 23, p. 13-pg., 2022-03-10.

Resumo

Conductive polymeric composites are exciting for future electronic applications given the possibility to ally electrical conductivity and flexibility. However, the high viscosity of plasticized elastomers difficult the dispersion of conductive fillers in an elastomeric matrix is difficult. This research aimed to compare the use of bath or probe sonication to disperse multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) in the lower-viscosity natural rubber latex. The MWCNT concentration varied from 0.5 to 2.5 wt%, and the coagulated compounds were vulcanized after compounding in a two-roll mill. Nanocomposite's swelling behavior was determined by Flory-Rehner crosslink density and Kraus theory, indicating better dispersion in probe sonication, which also was conducted in lesser time and applied lower energy than bath sonication. This result is evidenced through tensile strength and hardness tests, as the better MWCNT dispersion improved the reinforcement due to greater filler-matrix interaction. The electrical response was obtained by impedance spectroscopy, with higher conductivities also found in tip-sonicated samples. In addition, cyclic strain fatigue test was realized from 20% to 100% strain during 20,000 cycles with simultaneous impedance measurement, reinforcing the better distribution of MWCNT in the probe-sonicated nanocomposites with higher tensile stress (Payne's effect) and conductivity retention than bath sonicated. (AU)

• Processo FAPESP: 18/07001-6 - Estudo e caracterização de polímeros condutores iônicos utilizados como músculos artificiais: propostas para melhoria de desempenho
• Beneficiário: Carlos Henrique Scuracchio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/02696-6 - Síntese e caracterização de músculos artificiais baseados em copolímeros em bloco do tipo SBS com sulfonação seletiva das fases
• Beneficiário: Matheus Colovati Saccardo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/10839-1 - Estudo da influência do cátion e da umidade relativa do ar na resposta elétrica de sensores de deformação baseados em IPMC
• Beneficiário: Iago Cordeiro Santa Bárbara
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 18/09761-8 - Estudo e desenvolvimento de compósitos de metal/polímero iônico para aplicação em atuadores e sensores visando baixo custo e alta performance
• Beneficiário: Roger Gonçalves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/10588-9 - Efeito da degradação do eletrodo metálico no desempenho eletromecânico de atuadores baseados em compósitos de polímero ionomérico e metal
• Beneficiário: Marina de Sousa de Paula
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica