
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 |
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ODS Predominates


4,75%

6,92%

7,31%

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4,58%

7,86%

7,81%

7,31%

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