Nanocompósitos de óxido de grafeno e resina epóxi obtidos a partir de transferência de fase: estrutura e propriedades

dc.creatorTaiza Maria Cardoso dos Reis
dc.date.accessioned2022-11-25T21:57:11Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:38:05Z
dc.date.available2022-11-25T21:57:11Z
dc.date.issued2022-10-25
dc.description.abstractEpoxy-based polymers have a wide range of applications in industrial sectors such as oil and gas, automotive and aerospace, and the study of epoxy-based nanocomposites is a strategy to improve their properties. The processing methodology of nanocomposites is crucial to achieve both desirable good dispersion and strong interactions between the dispersed phase and the matrix, resulting in the expected enhancements in these properties. It is important that the production process of nanomaterials and nanocomposites are technologically and economically compatible with the industrial application of nanotechnology on a large scale. In this work, nanocomposites of graphene oxide (GO) and epoxy resin with strong interactions in the interphase and crosslinking occurring under aging were prepared. The GO was directly exfoliated in ethanol, and the spontaneous phase transfer of the suspension to epoxy resin was made to produce an epoxy/GO masterbach. The nanocomposites with 0.25, 0.50 and 0.75 wt.% GO were obtained by masterbach dilution. The samples were aged at ambient temperature and protected from light without the addition of a curing agent. Rheological characterization was performed over the first 90 days and showed significant increases in nanocomposites viscosity, while the neat resin was stable. After 190 days, the degree of crosslinking of the nanocomposites was measured, extending to 15 wt.%. The effects of partial crosslinking and interactions with the supramolecular epoxy chains on the nanocomposites were studied by rheological measurements and thermogravimetric analysis. The oscillatory shear rheology indicated an evolution to a solid-like behavior of the nanocomposite with 0.50 wt.% GO after 190 days of aging. The mechanism of oxidative decomposition of neat epoxy resin was significantly modified by GO addition. All results support the hypothesis that nanocomposites were structured in a first layer of GO-epoxy covalently bonded and a second layer of epoxy resin chemically interacting with the first layer, corresponding to ~10 wt.% and 40 wt.%, respectively, to the 0.50 wt.% nanocomposite after 190 days.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/47487
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectFísico-química
dc.subjectResinas epóxi
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectCompósitos poliméricos
dc.subjectSolventes
dc.subjectLigações químicas
dc.subjectPolimerização
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectCompostos de carbono
dc.subjectAnálise térmica
dc.subjectGrafeno
dc.subject.otherÓxido de grafeno
dc.subject.otherEpóxi
dc.subject.otherNanocompósito
dc.subject.otherTransferência de fase
dc.subject.otherTransferência de fase
dc.subject.otherGraphene oxide
dc.subject.otherEpoxy
dc.subject.otherNanocomposite
dc.subject.otherPhase transfer
dc.subject.otherCrosslinking
dc.titleNanocompósitos de óxido de grafeno e resina epóxi obtidos a partir de transferência de fase: estrutura e propriedades
dc.title.alternativeGraphene oxide and epoxy resin nanocomposites prepared by phase transfer: structure and properties
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Glaura Goulart Silva
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0916630825277350
local.contributor.referee1Rodrigo Lambert Orefice
local.contributor.referee1Hallen Daniel Rezende Calado
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1874910078435335
local.description.resumoOs polímeros a base de resina epóxi são amplamente utilizados em setores industriais como de óleo e gás, automotivo e aeroespacial, sendo o estudo de nanocompósitos de matriz epóxi uma estratégia promissora para o aprimoramento de suas propriedades. A metodologia de preparo dos nanocompósitos é crucial para superar os desafios de dispersão e formação de fortes interações entre a fase dispersa e matriz, necessárias para alcançar os resultados previstos. Ainda, para a aplicação da nanotecnologia a nível industrial é importante que os processos sejam compatíveis com a escala aumentada, em termos tecnológicos e econômicos. Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de óxido de grafeno (GO) em resina epóxi com fortes interações de interface, que promoveram a reticulação parcial da resina ao longo do envelhecimento. O GO foi esfoliado em etanol, e a suspensão foi incorporada à resina epóxi para produção de um concentrado epóxi/GO via transferência espontânea de fase. Os nanocompósitos com concentrações de 0,25%, 0,50% e 0,75% m/m foram preparados por diluição do concentrado. As amostras foram envelhecidas à temperatura ambiente em ausência de luz e sem adição de agente de cura. Caracterizações reológicas foram realizadas ao longo dos primeiros 90 dias e mostraram viscosificação significativa dos nanocompósitos, enquanto a resina pura manteve-se estável. Após 190 dias foi determinado o grau de reticulação parcial dos nanocompósitos, que chegou a 15% em massa. Os efeitos da reticulação parcial e das interações estabelecidas com a estrutura supramolecular da segunda camada de resina epóxi nos nanocompósitos foram estudados por medidas reológicas e por termogravimetria. A reologia em fluxo oscilatório mostrou uma evolução para comportamento tipo sólido do nanocompósito com 0,50% m/m de GO ao longo do envelhecimento. O mecanismo de decomposição termo-oxidativa da resina epóxi foi significativamente alterado pela incorporação do GO. A correlação entre os resultados sustenta a hipótese de formação de uma primeira camada GO-epóxi covalentemente reticulada, e uma segunda camada de epóxi que interage quimicamente com a primeira, e estas correspondem a ~10% e ~40% em massa do nanocompósito com 0,50% m/m de GO envelhecido por 190 dias, respectivamente.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICEX - INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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