Síntese de compósitos baseados em polietileno/nanofibras de polianilina e grafite

Abstract

O trabalho de pesquisa está relacionado com a preparação de compósitos de polietileno (PE) contendo carga condutiva baseadas na polianilina (PAni) e grafite. Nanofibras de PAni foram sintetizadas através do método da mistura rápida. Carga híbrida (PAni/NLG) foi sintetizada por meio da polimerização da anilina na presença de nanolâminas de grafite (NLG). Compósitos foram preparados utilizando-se diferentes metodologias: mistura por fusão e polimerização in situ. Na preparação de compósitos poliméricos de polietileno (PE)/PAni, PE/NLG e PE/PAni/NLG, por meio da polimerização in situ, foi utilizado sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO. As cargas condutivas assim como os compósitos produzidos foram caracterizados por MEV (Microscopia Eletrônica de varredura), TGA (Análise Termogravimétrica), DSC (Calorimetria Diferencial de Varredura) e propriedades elétricas (Sonda de Duas Pontas). A interação entre a PAni e o sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO foi investigada através da Técnica da Voltametria Cíclica e de Pulso Diferencial. A mistura rápida, metodologia de síntese de nanofibras mostrou-se eficiente, pois foram preparadas nanofibras com diâmetro de aproximadamente 50-80 nm e com rendimento de reação de 23%. A partir dos resultados constatou-se que a polimerizaçao in situ foi a metodologia mais adequada para produzir compósitos poliméricos na presença de PAni, visto que os compósitos apresentaram boa dispersão da carga induzindo à formação da rede condutiva. A presença de grafite no material híbrido melhora a condutividade elétrica dos compósitos e a qualidade das nanofibras é afetada positivamente. A metodologia da mistura por fusão não foi eficiente para dispersar as nanofibras de Pani na matriz de PE.

The research work is related to the preparation of polymer composites based on polyaniline (PAni) and graphite. Polyaniline nanofibers were synthesized by the method of rapid mixing. Hybrid load (PAni/NLG) was synthesized by polymerizing aniline in the presence of graphite nanosheets (NLG). Polymer composites were prepared using differents methodologies: melt blending and in situ polymerization. In preparing polymer composites of polyethylene (PE)/PAni, PE/NLG and PE/PAni/NLG by in situ polymerization, the catalyst system was used Cp2ZrCl2/MAO. Polymeric composites by melt blending with the melt PE and conductive load were prepared in the melting chamber. The conductive loads as well as those produced composites were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), TGA (Thermogravimetric Analysis), DSC (Differential Scanning Calorimetry) and electrical properties (Probe Two Tips). Rapid mixing, nanofiber synthesis methodology was efficient, as were prepared nanofibers with a diameter of approximately 50-80 nm and with yield of the synthesis reaction of 23%. From the results it was found that the in situ polymerization was the most suitable method to produce polymeric composites in the presence of polyaniline, as the composite exhibited good load dispersion inducing the formation of the conductive network. The presence of graphite in hybrid material improves electrical conductivity of composites and the quality of nanofibers is affected positively. The methodology of the mixture by melting was not efficient to disperse the nanofiber Pani in PE matrix.