Efeito da adição de nanoplacas de grafeno nas propriedades térmicas, reológicas, mecânicas, elétricas e superficiais de compósitos de polipropileno/talco visando aplicações para indústria automotiva

Abstract

Compósitos de polipropileno (PP) e talco são extensivamente utilizados na indústria automotiva, no entanto a demanda cada vez maior por materiais mais eficientes e com menor impacto ambiental faz necessária a adição de novos reforços, como nanoplacas de grafeno (GNP). A baixa massa específica das GNP permite a produção de peças mais leves, o que auxilia na redução de emissão de carbono dos automóveis e abre espaço para oportunidades para o uso de tecnologias limpas, como é o caso de veículos elétricos. Além disso, a alta condutividade térmica deste material pode levar à redução de tempos de ciclo de injeção, resultando em menor consumo de energia; e sua alta performance mecânica eleva as propriedades finais dos compósitos permitindo a redução no teor de reforços utilizados. Neste trabalho, compósitos de PP/talco (80/20) foram avaliados com a adição 1, 3, 5 e 7% em massa de GNP por meio do método de extrusão e moldagem por injeção. Avaliação morfológica (microscopia eletrônica de varredura - MEV), térmica (calorimetria diferencial de varredura - DSC), reológica (viscosidade complexa e índice de fluidez – MFI), mecânica (tração, resistência ao impacto Izod e dureza Shore D), elétrica, eletromagnética e superficial (ensaio de molhabilidade e Dyne Inks) foram realizadas em todas composições para estudar o efeito das GNP no compósito PP/talco. A avaliação térmica revelou que a inclusão das GNP no compósito de PP/talco ocasionou um incremento de 2°C na temperatura de cristalização (Tc), porém sem alteração no percentual de cristalinidade. A adição das GNP também levou a uma redução linear no MFI das amostras, chegando a uma diminuição de mais 70% com a inclusão de 7% em massa de GNP. Percolação reológica foi observada com a adição de 7% em massa de GNP e o aumento de GNP resultou em um comportamento "pseudosólido" do material. A adição dos teores de 5 e 7% em massa de GNP levaram a aumentos de aproximadamente 5 e 3% no módulo elástico e dureza, respectivamente. Medidas de condutividade elétrica mostraram que os teores de GNP testados geraram melhoria nessa propriedade, porém sem atingir limiar de percolação. Os teores testados de GNP levaram a leves melhorias nas propriedades superficiais, porém não suficientes para otimização do processo de pintura de peças plásticas.