Obtenção de nanocompósitos de polipropileno com grafite utilizando líquidos iônicos

Abstract

O crescente interesse tecnológico em nanocompósitos poliméricos com propriedades elétricas conduziu a utilização de materiais à base de carbono, como as nanolâminas de grafite, em sua obtenção. Polipropileno (PP) é uma das poliolefinas de maior importância comercial devido a sua baixa densidade, facilidade de processamento e boas propriedades mecânicas. O emprego de nanolâminas de grafite nessa matriz polimérica visa o sinergismo entre as características do PP, e a condutividade elétrica e excelentes propriedades térmicas e mecânicas desta nanocarga. Entretanto, a dificuldade de dispersão desta nanocarga na matriz de PP e a baixa interação entre as fases torna a obtenção de nanocompósitos com grafite um desafio. Neste contexto, o líquido iônico (LI) hexafluorofosfato de 1-n-decil-3-metilimidazólio foi utilizado neste trabalho com o objetivo de superar estas dificuldades. Os nanocompósitos foram obtidos por incorporação de 2% em massa de grafite na matriz polimérica, através de intercalação no estado fundido. A separação das lamelas do grafite foi feita através de esfoliação, em banho de ultrassom, utilizando como solventes acetonitrila, tetrahidrofurano e N,N-dimetilformamida, a fim de avaliar a influência do solvente na separação das lamelas. Além disso, foram preparados grafites esfoliados com adição do LI durante a ultrassonificação. Os nanocompósitos foram caracterizados por análises termogravimétricas, calorimetria diferencial de varredura, ensaios de tração, análises dinâmico-mecânicas, microscopia eletrônica de transmissão e varredura. Os resultados indicaram que a adição de LI, associado ao grafite, resultou em aumento da rigidez e da estabilidade térmica dos nanocompósitos, possivelmente devido ao aumento da interação entre as fases. A utilização de THF, como solvente na esfoliação em ultrassom, resultou em melhor dispersão das cargas no PP promovendo aumento da temperatura de transição vítrea (Tg). E quando este solvente foi associado ao LI, no processo de esfoliação, foi observada maior adesão das cargas na matriz polimérica. A ultrassonificação demostrou ser um método eficiente para separação das lamelas, como observado pelas análises de difração de raios-X. Além disso, provavelmente este método foi necessário para incorporação do LI nas lamelas, pois a mistura direta do LI e do grafite em PP, no estado fundido, resultou em redução da estabilidade térmica deste polímero. O emprego do ultrassom de ponteira associado ao banho de ultrassom, no processo de esfoliação, resultou em maior separação das lamelas e maior redução do tamanho dos tactóides do grafite.