| Summary: | Orientador: Prof. Dr. Danilo Justino Carastan === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. === Neste estudo foram avaliadas três técnicas de dispersão para o processamento de
nanocompósitos de matriz de epóxi com nanopartículas de diferentes geometrias:
lamelares, fibrilares e esféricas. Para isso, foram preparados nanocompósitos com
montmorilonita, laponita, nanotubos de haloisita, nanotubos de carbono e
nanossílica por meio de mistura mecânica, sonicação e moagem de alta energia. A
dispersão das nanopartículas na matriz foi avaliada por microscopia eletrônica de
varredura, difração de raios X e espalhamento de raios x a baixo ângulo. Os
resultados mostraram que o processo de sonicação foi o melhor para dispersar as
nanopartículas em epóxi, sendo, portanto, utilizado para a fabricação de
nanocompósitos híbridos com matriz de epóxi. Esses materiais apresentam duas
fases sólidas nanométricas dispersas na matriz e, neste estudo, foram combinadas
nanopartículas de diferentes geometrias, a fim de avaliar as propriedades mecânicas
e reológicas dos híbridos e compará-las com as dos nanocompósitos com apenas
uma nanopartícula (nanocompósitos convencionais). As propriedades mecânicas
foram medidas por meio de ensaios de resistência à flexão, de resistência ao
impacto (Izod) e análise dinâmico-mecânica. As propriedades reológicas foram
medidas por meio de ensaios de cisalhamento oscilatório de pequenas amplitudes
das dispersões não curadas. Com exceção da ductilidade, os nanocompósitos
convencionais exibiram propriedades inferiores às da matriz. Já os nanocompósitos
híbridos apresentaram propriedades mecânicas superiores às dos nanocompósitos
convencionais, e em alguns casos, superiores às da matriz, indicando algum nível
de efeito sinergético entre as nanopartículas. As propriedades reológicas das
dispersões não curadas indicaram que algumas partículas apresentaram boa
dispersão na matriz, antes do processo de cura. Contudo, tal característica não foi
convertida em ganhos reais de propriedades mecânicas e os nanocompósitos
correspondentes exibiram propriedades muito similares às das amostras
supostamente mal dispersas. Esse foi um indicativo de que as propriedades finais
dos nanocompósitos foram essencialmente determinadas pelos parâmetros
envolvidos no processo de cura do material. === In this study, three dispersion techniques were evaluated for the processing of
nanocomposites with epoxy matrix and nanoparticles with different geometries:
lamellar, fibrillar and spherical. Therefore, nanocomposites with montmorillonite,
laponite, halloysite nanotubes, carbon nanotubes and nanosilica were prepared via
magnetic stirring, sonication and high energy milling. The dispersion of the
nanoparticles in the epoxy matrix was evaluated using scanning electron microscopy,
X-ray diffraction and small angle X-ray scattering. The results showed that sonication
was the best method to disperse the nanoparticles in epoxy. Thus, it was used to
manufacture hybrid nanocomposites with epoxy matrix. These materials have two
different nanometric solid phases, dispersed in the matrix and, in this study,
nanoparticles of different geometries were combined, aiming to evaluate the
mechanical and rheological properties of the hybrids and compare them to those of
the nanocomposites which have only one nanoparticle (conventional
nanocomposites). The mechanical properties of the nanocomposites were evaluated
through flexural testing, impact strength (Izod) and dynamic-mechanical analysis.
The rheological properties were measured by small amplitude oscillatory shear tests
of the uncured dispersions. Apart from ductility, the conventional nanocomposites
showed inferior properties to those of the matrix. However, the hybrid
nanocomposites exhibited superior properties to those of conventional
nanocomposites and in some cases, even superior to those of the matrix, suggesting
some level of synergistic effects between the nanoparticles. The rheological
properties of the uncured dispersions indicated that some particles had good
dispersion in the matrix, prior to the curing process. However, such feature was not
converted into real gains on mechanical properties and the corresponding
nanocomposites exhibited very similar properties to the supposedly poorly dispersed
samples. This was an indicative that the final properties of nanocomposites were
essentially determined by the parameters involved in the material curing process.
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