Nanocompósitos de matriz polimérica para impressão 3D

Abstract

O fabrico aditivo apresenta enorme potencial, uma vez que permite produzir objetos de geometrias complexas muitas vezes sem recorrer a ferramentas auxiliares, sendo ainda capaz de usar uma vasta gama de materiais. Um exemplo de uma das tecnologias aditivas é o fabrico por filamento fundido (FFF), frequentemente associado ao termo "impressão 3D". Um dos materiais termoplásticos mais utilizado é o ácido poliláctico (PLA), um material biocompatível e biodegradável, cuja produção industrial é menos poluente do que a maioria dos termoplásticos presentes no mercado. Com a evolução da tecnologia e uma crescente procura para soluções de impressão 3D, nomeadamente para impressão de peças de dimensões reduzidas e com propriedades específicas, torna-se importante o desenvolvimento de novos materiais. Assim, uma das soluções é a incorporação de nanopartículas, como os nanotubos de carbono e o grafeno, em materiais para impressão 3D, como o PLA. Desta forma, na presente dissertação foi elaborado um plano de trabalho experimental em que se permitiu processar e caracterizar nanocompósitos de PLA com nanotubos de carbono e nanocompósitos de PLA com grafeno. A caracterização mecânica e do índice de fluidez permitiram aferir as propriedades dos nanocompósitos processados e a sua adequação para impressão 3D.

Additive manufacturing has a great potential since it allows the production of objects with complex geometries frequently without resorting auxiliary tools, and still be able to use a wide range of materials. An example is the fused filament fabrication (FFF), frequently associated to "3D printing". One of the most widely used thermoplastics material is polylactic acid (PLA), a biocompatible and biodegradable material, which industrial production is less polluting than most thermoplastics present in the market. With the technology progress and rising demand for 3D printing solutions, especially for small size parts with specific properties, it is important to develop new materials. Thus, one solution is nanoparticles incorporation, such as carbon nanotubes and graphene, in 3D printing materials, such as PLA. In this dissertation was developed an experimental work plan that allowed to process and characterize PLA nanocomposites with carbon nanotubes and PLA nanocomposites with graphene. The processed nanocomposites properties were defined through mechanical and melt flow index characterizations allowing to study their suitability for 3D printing.