Estudo reológico e caracterização de nanocompósitos em poliolefinas contendo grafeno
Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito de nanoplaquetas de grafeno nas propriedades reológicas, mecânicas, térmicas e morfológicas de nanocompósitos de polietileno, empregando três matrizes diferentes: PEBD, PEBDL e uma blenda PEBD/PEBDL, nas proporções 88%/12%, com teores de grafeno de 0,35, 0,75 e 1,25% em massa, obtidos a partir de masterbatches com 2,5 e 5% de material carbônico. Medidas de índice de fluidez mostraram que, com a adição de grafeno no PEBD, o MFI aumentou de 0,274 para 0,471 g/10 min, indicando redução da viscosidade aparente em altas taxas de cisalhamento, enquanto no PEBDL o MFI diminuiu de 16,56 para 12,7 g/10 min, evidenciando maior sensibilidade da matriz linear à presença de grafeno. A blenda exibiu comportamento intermediário, com aumento moderado de MFI, de 0,398 para 0,493 g/10 min. Análises de microscopia óptica indicaram boa dispersão para 0,35% de grafeno e crescimento de domínios e aglomeração em 0,75 e 1,25%, apontando um limite prático de dispersão por mistura no fundido. Medidas de difração de raios X mostraram alterações modestas e dependentes da matriz na cristalinidade, sugerindo que o grafeno atua como agente nucleante. A análise dinâmico-mecânica revelou aumentos significativos do módulo de armazanemento (E’) com teores intermediários de grafeno (0,75%), proporcionando melhor equilíbrio entre rigidez e dissipação, enquanto concentrações mais altas indicaram maior aglomeração e menor eficiência de reforço. Ensaios de tração confirmaram aumentos relevantes de módulo de Young e tensão de ruptura em todas as matrizes com grafeno, acompanhados de redução da deformação na ruptura, típica de sistemas reforçados por nanocargas rígidas. Ensaios reológicos em cisalhamento mostraram aumento de viscosidade em baixas frequên- cias/taxas, alteração do equilíbrio viscoelástico e evidências de formação parcial de redes estruturais, mais marcantes em formulações com maior teor de grafeno e matrizes de menor MFI. A reologia extensional indicou aumento da viscosidade extensional e modificação do strain hardening em função da matriz e da concentração de grafeno. No conjunto, os resultados indicam que concentrações intermediárias de grafeno, próximas de 0,75% em massa, definem uma faixa ótima que combina ganhos de módulo, resistência mecânica e estabilidade térmica com dispersão adequada, enquanto teores mais elevados intensificam a aglomeração e limitam os ganhos adicionais de propriedades.