Desenvolvimento de poliuretanos com desempenho térmico inovador - Valente, Ana Rita de Paiva (2012)
Nesta dissertação pretende-se, desenvolver um estudo com vista à preparação de nanocompósitos de espumas de poliuretanos (PU) rígidas que apresentem um desempenho térmico superior através da incorporação de materiais de mudança de fase (PCMs) na sua formulação. Devido à baixa condutividade térmica das espumas de PU, explorou-se o uso de nanotubos de carbono (CNTs) com vista a potenciar a ação dos PCMs. Numa fase inicial, fez-se um estudo no sentido de desenvolver uma formulação base de espuma de PU rígida à base de glicerol, tendo-se tomado como critério de seleção a densidade, a consistência e a estabilidade dimensional dos materiais. Seguidamente, prepararam-se formulações contendo diferentes percentagens de PCMs. Para além da determinação da densidade, da resistência mecânica e da condutividade térmica, avaliou-se a extensão da reação de polimerização por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). O efeito do teor em PCMs e da dispersão no seio das espumas foi avaliado por calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e por microscopia electrónica de varrimento (SEM) tendo-se selecionado a espuma EPU6-4,82PCM preparada utilizando 4,82%wt de PCM. A análise termogravimétrica (TGA) deste produto revelou que a adição de PCMs promove a estabilidade térmica do material possivelmente devido à presença do material usado no encapsulamento dos PCMs. Seguidamente, fez-se um estudo idêntico utilizando diferentes percentagens de CNTs com razão de aspecto igual a 300 tendo-se selecionado a espuma contendo 0,32%wt CNTs, EPU6-0,32MWCNT. Uma vez identificadas as percentagens de PCMs e de CNTs a utilizar relativamente à formulação base de espuma de poliuretano (branco), preparou-se uma espuma contendo PCMs e CNTs. A caracterização do nanocompósito resultante revelou que apesar da estabilidade térmica deste material ser superior à do branco, a sua condutividade térmica não sofreu melhorias. Por esse motivo, foi preparada uma nova espuma utilizando a mesma formulação e CNTs com uma razão igual a 750. Os resultados obtidos indicam uma melhor dispersão dos PCMs e até mesmo dos CNTs no seio da espuma. Porém, a condutividade térmica não aumentou. Uma reavaliação dos dados obtidos permitiu concluir que a percentagem de CNTs utlizada tinha sido inicialmente calculada relativamente à massa de glicerol e não à massa do produto pelo que o teor em CNTs realmente utilizado se encontrara abaixo do limite de percolação, razão pela qual a condutividade térmica destes nanocompósitos não apresentou as melhorias esperadas. De salientar no entanto que a utilização de 0,64%wt de CNTs resultou numa melhoria da condutividade em cerca de 20 % indicando que a preparação de espumas com um teor em CNTs um pouco superior permitirá obter materiais com melhor desempenho térmico quer ao nível da estabilidade térmica, quer da condutividade térmica.