Estudo da cinética de cristalização e de degradação de compósitos nanoestruturados de poliamida 6,6/nanotubos de carbonos

Abstract

A incorporação de nanotubos de carbono (CNT) em matrizes poliméricas pode originar materiais com propriedades superiores aos compósitos tradicionais, principalmente quando são consideradas propriedades térmicas, elétricas e tribológicas. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo o estudo das cinéticas de cristalização e de degradação de compósitos nanoestruturados de PA 6,6/ CNT. A obtenção dos compósitos nanoestruturados utilizados neste estudo foi realizada a partir da técnica de mistura em solução, onde foram obtidos filmes contendo poliamida 6,6 (PA 6,6) reforçada com CNT em quantidades de 0,1, 0,5, e 1,0% em massa. As análises por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas com o intuito de avaliar a qualidade da dispersão dos CNTs na matriz polimérica, bem como as propriedades cristalográficas do compósito nanoestruturado obtido. O estudo cinético de cristalização dos compósitos nanoestruturados foi realizado por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) sob condições isotérmicas e não-isotérmicas (dinâmicas). Já o estudo da degradação térmica dos compósitos nanoestruturados de PA 6,6/CNT foi realizado utilizando-se de análises termogravimétricas em atmosfera de nitrogênio a diferentes taxas de aquecimento. Os resultados mostram que a adição de nanotubos de carbono na poliamida reduz o expoente de Avrami, afetando o processo de cristalização do material. A partir das curvas de TGA obtidas, foi utilizado o modelamento matemático de Ozawa-Wall-Flynn para a determinação dos parâmetros cinéticos de degradação. Neste estudo, os resultados mostram que a adição de CNTs em até 0,5% em massa aumentou a estabilidade térmica da poliamida

The carbon nanotubes incorporation into polymeric matrices can generate materials with superior properties when compared to the traditional composites, mainly when are considered thermal, electrical and tribological properties. In this way, this work presents as aim the PA 6.6/CNT nanostructured composites crystallization and degradation kinetics study. The mixing solution technique was used to obtain the nanostructured composites studied in this work. Thus, PA films were produced with amounts of 0.1, 0.5, and 1.0 wt% CNT. Analyses by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction were performed in order to evaluate the CNTs dispersion quality in polymeric matrix, as well as the obtained nanostructured composite crystallographic properties. The nanostructured composites crystallization kinetic study was performed using the differential scanning calorimetry (DSC) under isothermal and non-isothermal (dynamic) conditions. The study of thermal degradation for PA 6.6/CNT nanostructured composites was performed by thermogravimetric analysis in nitrogen atmosphere at different heating rates. The results have showed that the addition of carbon nanotubes in polyamide reduces the Avrami exponent, affecting the crystallization process of the material. O-Z-W mathematical modeling was applied to the TGA results in order to calculate the degradation kinetic parameters. In this study, the results show that the CNTs addition in up to 0.5wt% increased the thermal stability of polyamide