Materiais de mudança de fase à base de compósitos poliméricos para armazenamento de energia térmica

Abstract

Os materiais que absorvem ou liberam calor latente são denominados Materiais de Mudança de Fase (MMF), que armazenam ou liberam a energia térmica quando sofrem uma transição de fase. Para evitar o escoamento dos MMFs, quando se encontram no estado líquido, faz-se necessário a utilização de outros materiais que apresentam estrutura mecanicamente estável para atuar como suportes, concentrando o MMF nos espaços vazios; sendo essa configuração denominada MMF de forma fixada. Nesta pesquisa, foram propostos novos MMFs de forma fixada baseados em compósitos poliméricos ambientalmente amigáveis, onde o poli(3-hidroxibutirato) (PHB) e o poli(ácido l-lático) foram incorporados mecanicamente, através da impregnação a vácuo, aos materiais de Grafite Expandido (GE) e ao Caulim (em concentrações de 10, 15 e 20 % em massa). Para alcançar maior estabilidade térmica, o PHB foi aditivado com Irgafos 168 e Cyanox XS4 (concentração de 1% em massa). Adicionalmente, foram sintetizadas fibras de Nylon para enxertá-las no poli(ε-caprolactona) (PCL) e poli(óxido de etileno) (PEO) através da irradiação gama (15, 25, 50 e 100 kGy) para aplicações em tecidos inteligentes. Finalmente, as amostras foram caracterizadas através de análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Espectrometria na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), ensaios Termogravimétricos (TGA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). Ao analisar as amostras de MMFs de forma fixada, foi observado que a presença do GE não alterou as propriedades térmicas das matrizes poliméricas. No entanto, o Caulim favoreceu o surgimento do efeito barreira na matriz do PHB, retardando a termodegradação do compósito. Através dos cálculos de calor de fusão, foi determinado o limite dos ciclos fusão/recristalização para as amostras, onde a quantidade de ciclos alcançada pelo compósito PHB/GE foi de 30 ciclos, mesma quantidade de ciclos do PHB aditivado com o Cyanox. As amostras de poli(ácido L-lático) (PLLA), por sua vez, não recristalizaram pelo método utilizado nos ciclos, necessitando um estudo mais aprofundado sobre a cristalização deste polímero. Ao irradiar o Nylon em doses de radiação gama abaixo de 100 kGy foi observado que este polímero não sofreu alterações significativas no seu comportamento térmico. Entretanto, sua enxertia com o PCL e o PEO não foi identificada nas faixas de fusão referentes a essa matriz polimérica.