Propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de poliamida 6 contendo fibra curta de carbono recobertas com óxido de grafeno

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dc.contributor.advisorSouza, Adriana Martinelli Catelli de
dc.contributor.authorDamacena, L. H. C.
dc.coverage.areaMateriais e Processos
dc.date.accessioned2021-12-10T13:00:29Z
dc.date.available2021-12-10T13:00:29Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractOs compósitos poliméricos com fibras de carbono (CF) são utilizados em diversos segmentos industriais e as suas propriedades e desempenho são estudados pela comunidade científica, com a finalidade de desenvolver novas tecnologias e suas aplicabilidades. Neste contexto, agentes de acoplagem têm sido utilizados para melhorar a interação entre as fibras e a matriz polimérica, contribuindo para o aumento das propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e outras. Geralmente são utilizados organossilanos como agente de acoplagem. Entretanto, nanopartículas de óxido de grafeno (GO) vêm sendo aplicadas com esta finalidade, pois apresentam grande área superficial e grupos funcionais. Nesta pesquisa estudou o comportamento do compósito de poliamida 6 (PA6) com a adição de 7,5% de CFs sem e com recobrimento com GO, variando-se a concentração de GO entre 0,05 e 0,5%. Os compósitos foram preparados pelo processo de extrusão e os corpos de prova foram obtidos pelo processo de injeção. As propriedades mecânicas foram caracterizadas pelos ensaios de tração, flexão, impacto e fadiga em flexão. As propriedades térmicas foram observadas pelas análises de DSC e HDT. As morfologias dos compósitos foram observadas pelo microscópio eletrônico de varredura (MEV) e os comprimentos das CFs foram medidos por meio de microscópio óptico. A incorporação das CFs na PA6 proporcionou aumento da resistência à tração e à flexão (197 e 106%), do módulo de elasticidade em tração e em flexão (123 e 160%) e diminuição do alongamento na ruptura, na tenacidade em tração e na resistência ao impacto (96, 91 e 37%, respectivamente) e diminuição da resistência à fadiga por flexão. Somente a maior composição de GO incorporada à CF (0,5%) apresentou efetividade como agente de acoplagem, resultando num aumento da resistência à tração e à flexão (4 e 11%), do módulo de elasticidades em tração e em flexão (9 e 5%) e diminuição do alongamento na ruptura, na tenacidade em tração e na resistência ao impacto (38, 48, e 30%, respectivamente) e da resistência à fadiga por flexão. Os resultados de DSC demonstraram que não houve alterações significativas na temperatura de fusão (Tm) e de cristalização (Tc) dos compósitos com a incorporação das CFs e do GO. As micrografias de MEV mostraram que houve acoplagem das CFs sem e com GO na estrutura da PA6, dessa forma o GO pode ser utilizado como agente de acoplagem entre as CFs e a PA6
dc.description.abstractPolymeric composites with carbon fibers (CF) are used in several industrial segments and their properties and performance are studied by the scientific community, in order to develop new technologies and their applicability. In this context, coupling agents have been used to improve the interaction between fibers and the polymer matrix, contributing to the increase in mechanical, thermal, electrical and other properties. Organosilanes are generally used as a coupling agent. However, graphene oxide (GO) nanoparticles have been applied for this purpose, as they have a large surface area and functional groups. This research studied the behavior of the composite of polyamide 6 (PA6) with the addition of 7.5% of FCs without and with GO coating, varying the concentration of GO between 0.05 and 0.5%. The composites were prepared by extrusion and the specimens were obtained by injection molding. The mechanical properties were characterized by tensile, flexural, impact and bending fatigue tests. Thermal properties were observed through DSC and HDT tests. The morphology of the composites was analyzed using a scanning electron microscope (SEM) and the lengths of the CFs were measured using an optical microscope. The incorporation of FCs in the PA6 provided an increase in tensile and flexural strength (197.4%, 106.3%), in the modulus of elasticity in tensile and in flexion (123.2%, 160.2%) and a decrease in elongation at break, tensile strength and impact strength (95.7%, 91% and 37.4%, respectively) and decreased flexural fatigue strength. Only the largest composition of GO incorporated into CF (0.5%) was effective as a coupling agent, resulting in an increase in tensile and flexural strength (4% and 10.9%), modulus of elasticity in tension and in flexion (8.6% and 4.3%) and decreased in elongation at break, tensile strength and impact strength (38.4%, 47.6%, 29.62%, respectively) and in the resistance to bending fatigue. The DSC results showed that there were no significant changes in the melting (Tm) and crystallization (Tc) temperature of the composites with the incorporation of CFs and GO. SEM micrographs showed that there was an interaction between FCs without and with GO in the PA6 structure, that way GO can be used as coupling agent between FCs and PA6
dc.identifier.citationDAMACENA, L. H. C. <b> Propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de poliamida 6 contendo fibra curta de carbono recobertas com óxido de grafeno. </b> 2021. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2021, Ano Disponível em: http://sofia.fei.edu.br:8080/pergamumweb/vinculos/0000a4/0000a484.pdf.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.31414/EM.2021.d.131382
dc.identifier.urihttps://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/3488
dc.languagepor
dc.language.isopt_BR
dc.publisherCentro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
dc.subjectpoliamida
dc.subjectfibra de carbono
dc.subjectóxido de grafeno
dc.subjectagente de acoplamento
dc.subjectcompósitos
dc.titlePropriedades mecânicas e térmicas de compósitos de poliamida 6 contendo fibra curta de carbono recobertas com óxido de grafenopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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