Preparação e caracterização de compósitos de poliuretano termoplástico com negro de fumo condutor e nanotubos de carbono

Abstract

O estudo de compósitos poliméricos condutores de eletricidade (CPCEs) têm recebido atenção especial, devido ao grande potencial em aplicações tecnológicas, tais como: dissipação de carga eletrostática e proteção contra interferência eletromagnética. A incorporação de aditivos condutores, tais como: negro de fumo condutor (NFC) e nanotubos de carbono (NTCs), em matrizes de elastômeros termoplásticos é uma alternativa para produção de CPCEs com propriedades mecânicas semelhantes às de uma borracha vulcanizada, sem a necessidade do uso de agentes de vulcanização. Neste trabalho foram preparados compósitos condutores de eletricidade, de elastômero de poliuretano termoplástico (TPU) com diferentes concentrações e tipos de aditivos condutores (NFC, NTCs, e NTCF), a partir de duas técnicas de mistura: mistura por solução e mistura por fusão. Os compósitos obtidos foram caracterizados, sendo suas morfologias e propriedades viscoelásticas, térmicas e elétricas avaliadas através, de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (SEM-FEG); espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR); análise dinâmico mecânica (DMA); termogravimetrica (TG); calorimetria diferencial de varredura (DSC); medidas de condutividade; e proteção contra interferência eletromagnética (EMI-SE). Para os compósitos obtidos através de mistura por fusão, foram ainda avaliadas as propriedades reológicas, através de um reômetro de placas paralelas. A técnica de mistura e tipo de aditivos, influenciam na estabilidade térmica, nos valores de condutividade e nos limiares de percolação. Os resultados mostram que todos os compósitos atingem valores de condutividade elétrica próximos aos dos aditivos condutores, exceto os compósitos com NTCF preparados por ambas as técnicas. Os compósitos obtidos através da mistura por fusão apresentam menor limiar de percolação, (abaixo de 2% em massa) quando comparado com os compósitos obtidos através da mistura por solução (acima de 4,9% em massa). Estes resultados encontram-se coerentes com os encontrados na eficiência de blindagem eletromagnética, indicando que estes materiais têm um grande potencial para serem utilizados como dissipadores de carga eletrostática e como protetores contra a interferência eletromagnética.