Utilização de líquidos iônicos na esfoliação em fase líquida do grafite e aplicação na formação de Nanocompósitos condutores de polímero-grafeno para Impressão 3D

Esta tese reporta a obtencao de grafeno por esfoliacao do grafite em fase liquida (LPE) em sistema bifasico de solventes contendo liquido ionico (LI) e sua aplicacao na producao de nanocompositos polimericos condutores destinados a impressao 3D pela tecnica de Modelagem por Fusao e Deposicao (FDM). Para melhor compreensao, as atividades foram dividas em tres etapas e realizadas pararelamente ou sequencialmente como especificado a seguir. Na etapa 1, e descrito um protocolo de LPE do grafite em sistema bifasico agua/diclorometano contendo os LIs benzoato de 1,3-dibenzilimidazolio e naftoato de 1,3-dibenzilimidazolio. A combinacao LI-sistema bifasico aumentou a eficacia da esfoliacao e a estabilidade da emulsao formada e diminuiu os danos da cavitacao. A estabilidade das emulsoes e a interacao LIs-grafeno foram avaliadas por Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), respectivamente. Espectroscopia Raman, microscopias Eletronicas de Varredura (SEM), Transmissao (TEM) e Forca Atomica (AFM), e Difracao de Raios X (XRD) mostraram qualidade estrutural e grau de esfoliacao do grafeno gerado elevados. Paralelamente, na etapa 2, nanocompositos de poliacido lactico (PLA) contendo nanoplatelets de grafeno (GNP) e nanotubos de carbono (MWCNTs) como cargas, obtidos por extrusao, foram estudados quanto a concentracao das cargas e efeito da presenca de ambas nas condutividades eletrica e termica. O objetivo foi verificar a concentracao de carga que excede o limite de percolacao eletrica e mantem a processabilidade adequada para a FDM. Nanocompositos com 6 wt.% de GNP ou MWCNTs e as duas cargas apresentaram valores de condutividade eletrica 6 ordens de grandeza acima do PLA puro e aumento de 181% na condutividade termica. Na etapa 3, e apresentada a producao do nanocomposito de polialcool vinilico (PVOH) e grafeno, na concentracao de 6 wt.% otimizada na etapa 2, e obtido pela LPE do grafite reportada na etapa 1, usando os LIs cloreto de 1-benzil-3-metilimidazolio (BnzMImCl) e cloreto de 1,3-dibenzilimidazolio, (Bnz)2ImCl. Os LIs mostraram-se valiosos para evitar a reagregacao do grafeno. Estes foram caracterizados por microscopia optica, SEM, Raman e condutividade eletrica e apresentam potencial aplicacao para a FDM, pois mostraram boas interacao carga-polimero e condutividade eletrica. Palavras-chave: grafeno, esfoliacao em fase liquida, sistema bifasico, liquidos ionicos, nanocompositos polimericos, impressao 3D.