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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Tese

Título: INCORPORAÇÃO DE NANOTUBOS DE CARBONO FUNCIONALIZADOS COM SILANO EM PASTAS DE CIMENTO PORTLAND

Orientador
  • PHILIPPE JEAN PAUL GLEIZE
Aluno
  • LAURA SILVESTRO

Conteúdo

Os nanotubos de carbono (ntc) são materiais caracterizados por excelentes propriedades, tais como estabilidade química, elevado módulo de young e resistência à tração. contudo, a incorporação destes nanomateriais em matrizes de cimento portland apresenta dois grandes desafios associados à dificuldade de dispersão e à baixa interação interfacial que possuem com a matriz. desta forma, nem sempre garantem um bom desempenho mecânico em compósitos cimentícios. nesse contexto, a silanização, um método de funcionalização covalente, surge como uma alternativa para mitigar os desafios associados à incorporação de ntc em matrizes cimentícias anteriormente mencionados. este método já possui aplicação bem estabelecida em matrizes poliméricas, bem como resultados satisfatórios no que tange ao desempenho mecânico, à dispersão e ligação com a matriz. porém, ainda se encontra em fase inicial de aplicação quando se trata de matrizes cimentícias. nesse sentido, os silanos podem atuar como agentes de acoplamento entre os ntc e os produtos de hidratação do cimento. em uma primeira etapa esta pesquisa teve por objetivo realizar a funcionalização de ntc com o silano 3-aminopropiltrietoxisilano (aptes) e avaliar a influência desse tratamento na reologia, hidratação, resistência à compressão e microestrutura de pastas de cimento portland. os resultados da espectroscopia por energia dispersiva (eds), espectroscopia raman, espectroscopia no infravermelho por transformada de fourier (ftir), análise termogravimétrica (tga), potencial zeta e espalhamento dinâmico de luz (dls) indicaram que o silano aptes efetivamente funcionalizou a superfície dos ntc. em relação à incorporação em pastas de cimento, os ntc funcionalizados com aptes melhoraram as propriedades no estado fresco, reduzindo a tensão de escoamento dinâmica em até 39% em relação a pasta com ntc não silanizado. os resultados de calorimetria isotérmica e difração de raios ? x (drx) in situ indicaram que o ntc não silanizado prejudicou as reações de hidratação iniciais do cimento portland, resultando em um grau de hidratação inferior à pasta de referência após 48 horas de hidratação. em contrapartida, o ntc tratado com silano possibilitou a hidratação inicial adequada do cimento. os ensaios de resistência à compressão, absorção de água por imersão, porosimetria por intrusão de mercúrio, adsorção e dessorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura (mev) também indicaram que a silanização do ntc com aptes contribuiu para a ocorrência de uma matriz cimentícia mais densa e, consequentemente, com um desempenho mecânico superior a mistura de referência. já em uma segunda etapa, esta pesquisa teve por objetivo avaliar a influência do tipo de silano utilizado no processo de silanização de ntc nas propriedades de pastas de cimento. para isso, os ntc foram silanizados com aptes, aminoetilaminopropiltrimetoxisilano (aptms), 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano (gptms) e tetraetoxisilano (teos). pastas de cimento com a adição de 0,1% de ntc não silanizado e ntc tratados com os diferentes tipos de silanos citado foram avaliadas por meio do ensaio de reometria rotacional e resistência à compressão aos 7 e 28 dias. os resultados obtidos indicaram que apenas os silanos aptes e aptms efetivamente funcionalizaram a superfície dos ntc, sugerindo que através do processo de funcionalização adotado o silano possivelmente se liga à superfície dos ntc por meio do grupo amino. além disso, os resultados evidenciaram que os silanos aptes e aptms reduziram a tendência de aglomeração dos ntc, o que reduziu a tensão de escoamento dinâmica, viscosidade equivalente e área de histerese das pastas de cimento em comparação à pasta com ntc não silanizado. a adição de 0,1% de ntc tratado com os silanos aptes e aptms aumentou a resistência à compressão aos 28 dias em 13,3% e 20,2%, respectivamente, em comparação a mistura de controle. o melhor desempenho do silano aptms está associado à sua maior cadeia alquílica, que ocasiona um efeito de dispersão mais pronunciado. de maneira geral, a sinalização dos ntc possui um grande potencial para reduzir a tendência de aglomeração dos nanotubos e melhorar a sua dispersão em meios iônicos como o característico de materiais cimentícios. isto posto, a silanização dos ntc melhorou as propriedades no estado fresco e endurecido de matrizes cimentícias em comparação ao ntc não tratado.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.97478

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
4,75% 6,92% 7,31% 6,75% 4,58% 7,86% 7,81% 7,31% 7,69% 5,24% 6,51% 5,28% 4,78% 6,24% 4,76% 6,22%
ODS Predominates
ODS 6
ODS 1

4,75%

ODS 2

6,92%

ODS 3

7,31%

ODS 4

6,75%

ODS 5

4,58%

ODS 6

7,86%

ODS 7

7,81%

ODS 8

7,31%

ODS 9

7,69%

ODS 10

5,24%

ODS 11

6,51%

ODS 12

5,28%

ODS 13

4,78%

ODS 14

6,24%

ODS 15

4,76%

ODS 16

6,22%