Avaliação da adição de nanotubos de carbono sobre as proriedades da blenda PHB / PCL

Abstract

Os plásticos convencionais utilizados em larga escala pela indústria são obtidos através dos derivados do petróleo, envolvendo toda uma questão socioambiental e econômica. Por isso um grande número de pesquisas busca desenvolver polímeros biodegradáveis com propriedades semelhantes às dos plásticos convencionais. O poli(hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero com grande aplicação na indústria biomédica e de embalagens, porém devido a suas propriedades térmica e mecânica acaba perdendo sua compatibilidade na indústria. Uma alternativa viável para melhorar as propriedades finais do material é a utilização do nanocompósito PHB/PCL com nanotubos de carbono como nanocargas. O presente trabalho está focado na avaliação dos efeitos da adição de nanotubos de carbono sobre o desempenho final das misturas binárias de poli(hidroxibutirato) e poli(e-caprolactona) (PCL). Os efeitos das diferentes composições do composto ternário foram avaliados em termos de propriedades mecânicas através dos ensaios de resistência a tração e impacto Izod. Para análises térmicas, as técnicas utilizadas abrangeram a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e índice de fluidez (MIF). No estudo da morfologia final do sistema as análises de microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo (MEV-FEG) e da microscopia eletrônica de transmissão (MET), foram implementadas. Por fim, para estudo de caracterização elétrica afim de verificar uma possível condutividade no material em estudo, foi realizado o ensaio de quatro pontas. Pelas análises morfológicas realizadas constatou uma melhor adesão entre as fases poliméricas para a composição contendo PHB/PCL (50/50), além disso pode-se comprovar a localização seletiva dos nanotubos de carbono pela fase do PCL. As análises térmicas realizadas demonstraram uma melhora na estabilidade térmica da blenda quando comparada com os copolímeros puros, o grau de cristalinidade do sistema ternário também obteve um acréscimo. Para as propriedades mecânicas estudadas os valores encontrados foram de pouca significância levando em consideração a adição de nanocarga ao sistema. Quanto a análise elétrica os valores de resistividade e condutividade encontrados são promissores e demonstram a capacidade condutora desses materiais.

Abstract: Conventional plastic products used extensively by the industry obtained through petroleum products, involving an entire socio-environmental and economic issue. Therefore, there are a large number of researches in search of biodegradable polymers with factory possession and conventional plastic solutions. The poly (hydroxybutyrate) (PHB) is a biopolymer which has great applications in the biomedical and packaging industry, but due to the limited mechanical and thermal properties often required for its application PHB loses its competitiveness in the industry. A viable alternative to improve the final properties of the material and a use of the PHB/PCL nanocomposite with carbon nanotubes as nanocargas. The present work focused on the evaluation of the effects of the addition of carbon nanotubes on the final performance of binary mixtures of poly(hydroxybutyrate) and poly(e-carpolactone) (PCL). The effects of the different compositions of the ternary compound were evaluated in terms of mechanical properties by tensile testing and Izod impact test. For thermal analysis, the techniques used included differential scanning calorimetry (DSC) and the melt flow index (MFI). In the study of the final morphology of the system the scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were implemented, finally, for the study of electrical characterization in order to verify a possible conductivity in the material under study, the four-point method was performed. The morphological analysis showed a better adhesion between the polymer phases for the composition containing PHB/PCL (50/50); in addition, it is possible to prove the selective location of the carbon nanotubes by the PCL phase. The thermal analyzes showed an improvement in the thermal stability of the blends when purchased with the pure copolymers, the degree of crystallinity of the ternary system also increased. For the studied mechanical properties, the values found were of little significance considering the addition of nanocarga to the system. Regarding the electrical analysis, the values of resistivity and conductivity found are promising and demonstrate the conductivity of these materials.