Caracterização termomecânica de nanocompósitos de PHBHV com nanodiamantes funcionalizados com grupos amina (nD-A)

A nanotecnologia é um ramo multidisciplinar da ciência, que visa alcançar propriedades específicas dos materiais, que não seriam possíveis em outras dimensões. Sua aplicação é diversa, desde eletrônica até biomedicina. O desenvolvimento de nanocompósitos é amplo e permite obter materiais multifuncionais para diferentes aplicações. Geralmente, a incorporação de partículas nanométricas visa o melhoramento de propriedades mecânicas, térmicas e elétricas da matriz. Entretanto, é fundamental que a interface entre as nanopartículas e matriz seja forte, para otimizar o comportamento do nanocompósito com um baixo carregamento. Para isso, é necessário vencer a forte tendência de aglomeração das nanopartículas. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo preparar e caracterizar mecânica, térmica e morfologicamente um nanocompósito de PHBHV reforçado com 0,5% (m/m) de nD-A. A dispersão das nanopartículas foi realizada em clorofórmio por meio da técnica de sonicação (5min, pulso de 30s, amplitude de 40%). Em seguida, a solução de PHBHV e a dispersão de nD-A foram misturadas e submetidas novamente a sonicação por mais 2min para favorecer as interações entre o polímero e as nanopartículas. O material foi levado ao rotoevaporador para remoção do solvente (1,5h, 45ºC e vácuo). O material sólido obtido foi seco em estufa a vácuo a 45ºC. Os corpos de prova foram preparados por injeção (178ºC), com dimensões de 60x13x3mm, e foram caracterizados por meio de ensaio de flexão, MEV, TGA, DRX e DSC. A análise de TGA não mostrou alteração na estabilidade térmica do PHBHV na presença de nD-A. Foram avaliadas três regiões distintas de um mesmo corpo de prova por TGA e verificou-se uma boa distribuição das partículas. A análise de DRX mostrou que não houve alteração na cristalinidade do PHBHV, com a incorporação de 0,5% de nD-A. Foi observada mesma estrutura ortorrômbica do PHBHV no nanocompósito. DSC confirmou a não redução da cristalinidade, mas evidenciou que os nD-A interferiram no processo de cristalização do PHBHV, com aumento na heterogeneidade dos cristais. O ensaio de flexão revelou um aumento de cerca de 32% no módulo de elasticidade do nanocompósito, se comparado ao PHBHV puro, com boa dispersão, distribuição e interação dos nD-A com a matriz, vistos por MEV. O modelo mecânico Lewis-Nielsen permitiu classificar as interações carga/matriz como fortes. Essa boa interação entre carga e matriz era esperada, pois a funcionalização do nanodiamante com grupos amina favorece a formação de interações covalentes entre nD-A e PHBHV, que contribuem positivamente para o aprimoramento do comportamento mecânico do nanocompósito.