A figura 5.64 abaixo mostra uma micrografia de MEV da seção de fratura da estrutura compósitas com 0,25 %v de MWCNT e 15%v de nanofibras de
PA.6. Através da micrografia foi possível observar que as mantas de nanofibras foram adequadamente incorporporadas em meio a matriz epoxídica. Neste aumento não foi possível ver os MWCNT na matriz. As figuras 5.65 são micrografias de MET desta mesma amostra. As micrografias mostram regiões nas quais os MWCNT foram bem dispersos (micrografia A). É possível ver nas micrografias A e B os possíveis caminhos de condução formados através das conexões dos NC. Mas também puderam ser observadas regiões como a mostrada pela micrografia (C), na qual é possível ver a presença de aglomerados de MWCNT. A heterogeneidade observada para estas amostras corrobora com os resultados obtidos a partir das medidas de resistividade elétrica e dos ensaios mecânicos de tração e de impacto. A presença de aglomerados como o mostrado em 5.65 (C) podem reduzir drasticamente a resistência ao impacto.
Figura 5.64 – Micrografia de MEV de amostra de estrutura compósita criofraturada. A amostra é composta por 15%v de mantas da PA6 e 0,25%v de MWCNT. Aumento de 1000x.
Figura 5.65 - Micrografias de MET de amostra de estrutura compósita. A amostra é composta por 0,25% (v/v) de MWCNT. (A) e (B): Regiões da amostra nas quais os MWCNT foram bem dispersos; (C) Aglomerados de MWCNT. Aumentos de 88.000X
5.5.2.3.2 Estruturas III
As figuras 5.66 mostram micrografias obtidas por MEV da seção de fratura da estrutura compósitas com 15%v de mantas da blenda PA6/Pani tratadas. Tais amostras mostraram-se condutoras e apresentaram melhoria de resistência ao impacto devido a introdução dos dois tipos de nanoreforços. Na figura (A) pôde ser observado que o epóxi prencheu bem os vazios das mantas condutoras e um compósito d alto desempenho fopi fomado. É possível notar algumas nanofibras saindo do plano da micrografia. A gigura (B) mostra outra região na qual podem ser observados feixes de nanofibras em meio a matriz epoxídica e em (C), com um maior aumento, os MWCNT na superfície das nanofibras podem ser observados. Esta microgafia comprova que os MWCNT continuaram bem dispersos depois da introdução da resina epoxídica na estrutura.
Figura 5.66 - Micrografias de MEV de amostra de estrutura compósita de mantas da blenda PA6/Pani tratadas. (A) e (B): Nanofibras em meio a matriz epoxídica, aumentos 4000 e 8000 X, respectivamente; (C) MWCNT anexados às nanofibras na matriz epoxídica, aumento de 64000 X.
As micrografias, portanto, corroboram comtodas as demais análises. Nas estruturas III de fato pôde-se observar uma melhor ispersão dos MWCNT na matriz epoxídica. Forças de entrelaçamento e de atração eletrostática foram estabelecidas entre os MWCNT e as nanofibras das mantas. Tais forças mantiveram os MWCNT dispersos e evitaramm sua reaglomeração após a adição da resina epóxi, resultando em materiais condutores e com propriedades mecânicas melhoradas.
6. CONCLUSÕES
Estruturas de nanocompósitos híbridos condutores foram obtidas neste trabalho. Na primeira rota, os reforços fibrosos, constituídos por mantas da PA6, foram incorporados de forma alternada com a resina epoxídica carregada com os MWCNT. As estruturas exibiram condutividades elétricas entre as ordens de grandeza de 105 a 1012 (Ωcm) e, portanto, mostraram potencial para
serem aplicadas em dispositivos condutores ou para dissipação de cargas estáticas, dependendo do teor de MWCNT. A introdução das mantas de PA6 nas estruturas pouco modificou as propriedades mecânicas das mesmas. Os MWCNT, ao contrário, pioraram a tenacidade e a resistência ao impacto. Neste caso, a introdução de MWCNT na matriz epoxídica justificou-se apenas no sentido de diminuir a resistividade elétrica da matriz polimérica e torná-la aplicável para dispositivos condutores ou para dissipação eletrostática.
As CuNW revelaram-se como uma material bastante instável e facilmente oxidável. Estruturas do tipo I contendo CuNW como carga condutora foram obtidas, mas oxidaram perdendo a sua funcionalidade elétrica dentro de poucos dias.
Nanofibras de nanocompósitos foram produzidas pela técnica de eletrofiação. Foram obtidas mantas de nanofibras do nanocompósito PA6/MWCNT nas concentrações de 3%, de 5% e de 10%m. As medidas revelaram que as mantas apresentaram um comportamento altamente resistivo caracterizando-se como não condutoras elétricas. Os MWCNT e as CuNW foram incorporados adequadamente na matriz de PVDF em concentrações de até 20%p para formar fibras. Os nanoreforços foram embutidos, dispersos, alinhados e orientados ao longo do eixo das nanofibras. Em relação às propriedades elétricas, todas as mantas, inclusive as com 20%p de nanocargas revelaram-se altamente resistivas e não condutoras de eletricidade. Por esta razão estruturas do tipo II não foram produzidas.
A ideia inicial foi a de produzir nanofibras já condutoras diretamente por eletrofiação. Como isto não foi possível optou-se por utilizar a eletrofiação apenas para produzir as nanofibras poliméricas e então, torná-las condutoras em uma etapa separada: através de um tratamento superficial a base de uma solução de surfactante com MWCNT. Neste tratamento, os MWCNT foram aderidos e entrelaçados na superfície das nanofibras poliméricas. No caso da blenda PA6/Pani, o resultado foi uma estrutura robusta, nanofibrilar e condutora. Tal estrutura, produzida neste trabalho, foi inédita na literatura. Para estas mantas, a quantidade de nanotubos aderidos à superfície mostrou-se significativamente superior em relação ao observado para a PA 6 pura. Estas
mantas condutoras foram utilizadas para a produção de estruturas compósitas híbridas na matriz epoxídica resultando em estruturas condutoras, com valores de condutividade na faixa de entre 10³ e 107 (Ωcm) e, portanto, aplicáveis para dispositivos condutores ou para dissipação eletrostática. A diferença destas estruturas em relação as obtidas pela primeira rota foi a dispersão e a arquitetura assumida pelo sistema. Através do tratamento forças de entrelaçamento e de atração eletrostática foram estabelecidas entre os MWCNT e as nanofibras das mantas. Tais forças mantiveram os MWCNT dispersos e evitaramm sua reaglomeração após a adição da resina epóxi. Os MWCNT inseridos na matriz de epóxi por esta rota não se aglomeraram e não levaram a diminuição da resistência ao impacto.