Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/doi/10.1590/0104-1428.1313
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Propriedades Mecânicas, Tribológicas e Térmicas de Nanocompósitos de PLLA com Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas

Mechanical, Tribological and Thermal Properties of PLLA/MWCNT Nanocomposites

Bertholdi, Jonas; Opelt, Carlos Vinicius; Milan, Julio Cesar G.; Coelho, Luiz Antonio F.; Lepienski, Carlos M.

Downloads: 0
Views: 1012

Resumo

Neste trabalho são estudados os efeitos da adição de nanotubos de carbono de parede múltipla (NCPM) em uma matriz de Poli(L-ácido láctico) (PLLA). Foras avaliadas duas rotas distintas de dispersão dos NCPM, uma utilizando agitação mecânica em solvente e a outra utilizando sonificação de alta energia em solvente. As propriedades mecânicas destes nanocompósitos foram avaliadas utilizando nanoindentação e microdureza vickers. Através da calorimetria exploratória diferencial foram determinadas as propriedades térmicas dos nanocompósitos (Tg, Tc, Tm e cristalinidade) obtidas. Por último, as propriedades tribológicas foram determinadas através de ensaios de deslizamento do tipo pino sobre disco, onde foram utilizadas diferentes cargas normais. As propriedades mecânicas e térmicas não foram significativamente afetadas pela adição do nanotubos, o que não se repetiu nas propriedades tribológicas, onde tanto o método de dispersão quanto a concentração de NCPM afetaram as propriedades. A micrografia das trilhas de desgaste sugere ainda que o mecanismo atuante foi modificado com a incorporação dos nanotubos, o mesmo pode ter acontecido nas amostras sonificadas.

Palavras-chave

Nanotubos de carbono de paredes múltiplas, PLLA, propriedades mecânicas, propriedades tribológicas.

Abstract

This work studied the effects of the addition of Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNT) to a PLLA matrix. Two distinct methods of preparation were employed: a combination of a solvent/ mechanical stirring and a combination of a solvent/high energy sonication. The mechanical properties of the nanocomposites were determined by nanoindentation and by the Vickers hardness test. Thermal properties of the nanocomposites (Tg, Tc, Tm and crystallinity degree) were determined by DSC. The tribological properties of the nanocomposites were determined by using a pin-on-disc apparatus. Mechanical and thermal properties did not present significant alterations, although tribological properties presented significant changes caused by the method of preparation and different loads. SEM images indicated that the wear mechanism was changed by the addition of MWCNT.

Keywords

Multiwalled carbon nanotubes, PLLA, mechanical properties, tribological properties.

References



1. Iijima, S. - Nature, 354, p.56-58 (1991). http://dx.doi. org/10.1038/354056a0

2. Xie, X.; Mai, Y. & Zhou, X. - Mater Sci Eng R Rep., 49, p.89 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.mser.2005.04.002

3. Ajayan, P.; Stephan, O.; Colliex, C. & Trauth, D. - Science, 265, p.1212 (1994). PMid:17787587. http:// dx.doi.org/10.1126/science.265.5176.1212

4. Spitalsky, Z.; Tasis, D.; Papagelis, K. & Galiotis, C. - Prog Polym Sci., 35, p.357 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2009.09.003

5. Google Acadêmico. Disponível em: . Acesso em: 10 jan. 2012.

6. Bai, J. & Allaoui, A. - Compos Part A Appl Sci Manuf., 34, p.689 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S1359- 835X(03)00140-4

7. Coleman, J. N.; Khan, U.; Blau, W. J. & Gunko, Y. K. - Carbon, 44, p.1624 (2006). http://dx.doi.org/10.1016/j. carbon.2006.02.038

8. Ajayan, P.; Schadler, L.; Braun, P. & Picu, C. - “Nanocomposite science and technology,” Wiley-VCH, Deutschland (2003). http://dx.doi.org/10.1002/3527602127

9. Salvetat, J.; Briggs, G.; Bonard, J.; Bacsa, R.; Kulik, A.; Stockli, T.; Burnham, N. & Forro, L. - Phys. Rev. Lett., 82, p.944 (1999). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.944

10. Dasari, A.; Yu, Z. Z. & Mai, Y. W. - Mater Sci Eng R Rep., 63, p.31 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j.mser.2008.10.001

11. Bertholdi, J. - “Nanocompósitos de PLLA com nanotubos de carbono: propriedades mecânicas, tribológicas e térmicas”, Dissertação de Mestrado, Universidade do Estado de Santa Catarina, Brasil (2012).

12. Pezzin, A. P. T. - “Relatório de estágio de pos-doc”, Université Pierre et Marie Curie, Paris (2009).

13. American Society for Testing and Materials - ASTM. - “Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus”, ASTM (2010). (ASTM G99).

14. Guicciardi, S.; Melandri, C. & Lucchini, F. - Wear, 252, p.1001 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/S0043- 1648(02)00066-2

15. Oliver, W. C. & Pharr, G. M. - J. Mater. Res., 7, p.1564 (1992). http://dx.doi.org/10.1557/JMR.1992.1564

16. Garlotta, D. - J. Polym. Environ., 9, p.63 (2001). http:// dx.doi.org/10.1023/A:1020200822435

17. Dong, B.; Yang, Z.; Huang, Y. & Li, H. L. - Tribol. Lett., 20, p.251 (2005). http://dx.doi.org/10.1007/s11249-005-8637-8

18. Santos, M. N. dos. - “Compósitos de nanotubos de carbono em uma matriz epóxiacrilato fotocurável: propriedades mecânicas, térmicas e tribológicas”, Dissertação de Mestrado, Universidade do Estado de Santa Catarina, Brasil (2010).

19. Xu, J. Z.; Chen, T.; Yang, C.; Li, Z.; Mao, Y.; Zeng, B. Q. & Hsiao, B. S. - Macromolecules, 43, p.5000 (2010). http:// dx.doi.org/10.1021/ma100304n

20. Probst, O.; Moore, E. M.; Resasco, D. E. & Grady, B. P. - Polymer, 45, p.4437 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymer.2004.04.031

21. Cadek, M.; Coleman, J. N.; Barron, V.; Hedicke, K. & Blau, W. J. - Appl. Phys. Lett., 81, p.5123 (2002). http://dx.doi. org/10.1063/1.1533118

22. Chrissafis, K.; Pavlidou, E.; Paraskevopoulos, K. M.; Beslikas, T.; Nianias, N. & Bikiaris, D. - J. Therm. Anal. Calorim., 105, p.313 (2010). http://dx.doi.org/10.1007/ s10973-010-1168-z

23. Zhang, M. Q.; Lu, Z. P. & Friedrich, K. - Tribol. Int., 30, p.87 (1997). http://dx.doi.org/10.1016/0301-679X(96)00027-8

24. Yang, Z.; Dong, B.; Huang, Y.; Liu, L.; Yan, F. Y. & Li, H. L. - Mater. Chem. Phys., 94, p.109 (2005). http://dx.doi. org/10.1016/j.matchemphys.2005.04.029

25. Jintang, G. - Wear, 245, p.100 (2000). http://dx.doi. org/10.1016/S0043-1648(00)00470-1

26. Caruso, M. M.; Davis, D. A.; Shen, Q.; Odom, S. A.; Sottos, N. R.; White, S. R. & Moore, J. S. - Chem. Rev., 109, p.5755 (2009). PMid:19827748. http://dx.doi.org/10.1021/ cr9001353
588371b37f8c9d0a0c8b4a11 polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections