Estudo da cinética de decomposição de compósitos nanoestruturados de poli (sulfeto de fenileno) reforçados com nanotubos de carbono

Abstract

Resumo: O objetivo deste trabalho consiste na obtenção de compósitos nanoestruturados de poli (sulfeto de fenileno) (PPS) reforçados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) por meio da técnica de mistura em fusão, e posterior caracterização de suas propriedades morfológicas e térmicas. A análise por microscopia eletrônica de transmissão foi utilizada com o intuito de avaliar a qualidade da dispersão dos MWCNTs na matriz polimérica. A partir das curvas de termogravimetria obtidas, foi observado um aumento na temperatura máxima de degradação pela adição do nanoreforço na matriz polimérica. Além disso, o modelo matemático de Ozawa-Wall-Flynn foi utilizado com o intuito de determinar os parâmetros cinéticos de degradação. Os resultados mostraram um aumento de aproximadamente 25 °C na temperatura máxima de degradação (T max ) quando uma pequena quantidade de MWCNT (0,5 wt %) foi considerada. Este fato contribuiu para o aumento da estabilidade térmica do PPS. Palavras-chave: PPS, nanotubos de carbono, compósitos nanoestruturados, propriedades térmicas. Decomposition Kinetic Study of Nanostructured Composites of Poly (Phenylene Sulfide) Reinforced with Carbon NanotubesAbstract: The aim of this work is to obtain nanostructured composites of poly (phenylene sulfide), PPS, reinforced with multiwalled carbon nanotubes, MWCNT, by melt mixing technique and further characterization of their morphological and thermal properties. Transmission Electron Microscopy analysis was carried out to evaluate the quality of MWCNT dispersion throughout the PPS matrix. Thermogravimetry shows an increase in the maximum degradation temperature by the addition of the nanofiller to the polymeric matrix. In addition, Ozawa-Wall-Flynn modeling was used to determine the degradation parameters. The results showed that the maximum degradation temperature increased by ca. 25 °C when a very small concentration of MWCNT (0.5 wt %) was considered, contributing to improve the thermal stability of PPS.

Carbon nanotube buckypaper reinforced polymer composites: a review

“…Several studies have reported that only small addition of CNTs into polymers can improve the thermal stability of composites significantly, resulting in large increase of thermal decomposition temperatures by about 5-15 °C [93][94][95][96] . According to literature [97] PPS-based composites reinforced with 5.0 wt.% of MWCNTs increased thermal decomposition temperature by about 14˚C compared to neat PPS.…”

“…Also, thermal interfacial resistance between the CNTs and the polymer decrease in the presence of chemical bonding, resulting to an enhancement of the thermal conductivity, making easy the heat dissipation within the composite. Since CNT concentration is high the barrier effect becomes stronger and the thermal conductivity rises, leading in higher degradation temperatures [93,99] . Analogous stability effects have been reported in the literature for BP/polyimide [91] and BP/epoxy [56] composites.…”

Avaliação das propriedades dinâmico mecânicas e reológicas de compositos nanoestruturados de PPS/MWCNT

“…Em comparação ao PPS puro, as amostras com 1,0 e 2,0% em massa de MWCNT apresentaram aumentos de 75 e 130% no valor de E', respectivamente. De acordo com trabalhos recentemente publicados nesta revista [18] , o aumento no módulo de armazenamento das amostras reforçadas com nanotubos de carbono pode ser explicado devido `a dispersão eficiente deste nanoreforço na matriz PPS. Além disso, este comportamento pode também estar associado `a restrição da mobilidade dos grupos laterais devido ao impedimento estérico promovido pelas interações entre a matriz polimerica e o nanoreforço, promovendo assim, o aumento nos valores de E' [22] .…”

“…Além disso, o PPS é um polímero aromático que apresenta anéis benzênicos em sua estrutura e portanto, uma forte interação entre matriz e nanoreforço é esperada, fornecendo assim, a viabilidade necessária para explorar os compósitos de PPS/MWCNT. Trabalhos anteriores já publicados nesta revista [18,19] , avaliaram o processo de dispersão do nanoreforço na matriz PPS, bem como estudos envolvendo as propriedades térmicas (degradação e cristalização) e elétricas do sistema nanoestruturado foram realizados. Portanto, o presente trabalho trata-se de uma continuação da pesquisa anteriormente apresentada, visando a caracterização de compósitos nanoestruturados de PPS/MWCNT.…”

“…No entanto, um dos obstáculos para o uso em escala industrial dessas nanoestruturas está no elevado custo dos nanotubos de carbono quando comparado ao valor da matriz polimérica, ou mesmo a outros tipos de reforços. Além disso, a otimização do processo de dispersão dos nanotubos na matriz polimérica ainda é o principal desafio para produção em larga escala dos materiais nanoestruturados [5][6][7][8][9][10][11] . …”