Este trabalho descreve a utilização do sistema n-heptano / PEO 3350 + metanol na hidrogenação catalítica de olefinas e dienos por complexos de ródio. Nos primeiros estudos na hidrogenação do 1-hexeno sob fluxo, temperatura ambiente e com o complexo [(η5-Cp*)2Rh2(μ2- Cl)3]PF6, observaram-se problemas difusionais de hidrogênio no meio reacional, os quais foram resolvidos com modificações na geometria do reator e difusor de hidrogênio. Sob condição de fluxo otimizada e temperatura ambiente, observou-se um efeito na reatividade das olefinas relacionado ao tamanho da cadeia carbônica, na seguinte ordem: 1-hexeno > 1-octeno >> 1- deceno, o qual pode ser expresso, tomando a reatividade do 1-hexeno como padrão, como (1:0,3:0,03). Todas as reações (23 corridas) foram realizadas utilizando a mesma fase catalítica polar (PEO 3350 + MeOH + complexo de ródio), mostrando que o sistema é muito efetivo para catálise homogênea. Por outro lado, os dienos não foram hidrogenados sob condição de fluxo, requerendo altas pressões de hidrogênio (> 20 bar), tipicamente 40 bar. Sob as condições otimizadas (40 bar de H2 e temperatura ambiente), foi obtida uma FR da ordem de 5000 h-1. Durante os estudos da hidrogenação dos dienos, foi observado um aumento na atividade catalítica ao longo das reciclagens. Também foi verificado que a atividade catalítica aumentava quando a cor da solução passava de laranja para marrom, bege e incolor. Com o objetivo de isolar algum complexo de ródio de alguma dessas etapas (cores), foram realizados experimentos sob condições típicas de pressão de H2 (40 bar) e tempo (2 horas) sem substrato, com e sem PEO. Em ambos os casos, após 7 reciclagens a cor final da solução foi marrom. Assim, o substrato parece ser essencial para a coloração final da solução reacional, a qual é a forma mais ativa do catalisador. Nos experimentos realizados sem PEO foi possível isolar o complexo catiônico de ródio [(η5- Cp*)Rh(MeOH)3](PF6)2, o qual foi caracterizado por IV, 1H-RMN, C, H, N e UV / vis. Esse complexo também foi formado na presença de PEO. (Continua). Considerando os altos valores de FR, alguns testes cinéticos (perfil de consumo de substrato, envenenamento por CS2 e reatividade frente ao benzeno), espalhamento de luz e microscopia eletrônica de transmissão foram realizados a fim de elucidar a natureza física do catalisador como molecular ou coloidal. Todos os testes evidenciaram um processo catalítico molecular.

O interesse envolvendo a modificação química de polímeros justifica-se por seu uma alternativa para obtenção de novos materiais com propriedades específicas e diferenciadas do polímero de partida. Uma variedade de borrachas diênicas, principalmente, NR, BR e SBR são extensamente usadas no setor automobilístico, porém, apresentam desvantagens quanto a sua resistência a óleo, estabilidade térmica e resistência oxidativa. Através da hidrogenação, materiais com boa estabilidade térmica e oxidativa tem sido obtidos e descritos na literatura. Igualmente, a epoxidação é proposta e utilizada para obtenção de materiais mais resistentes a fluídos, mais estáveis termicamente e com viscoelasticidade diferenciada. O presente trabalho envolve o estudo de métodos de hidrogenação de polidienos assim como da viabilidade de epoxidação de NR, na forma látex, e de SBR microgel, visando-se estabelecer as condições reacionais mais favoráveis e os fatores capazes de influenciar o rendimento reacional. Estudos preliminares envolvendo a hidrogenação e a epoxidação nesta seqüência ou de forma inversa foram realizados com o intuito de se produzir um material resistente à temperatura, a fluídos orgânicos e à oxidação. Misturas de matrizes termoplásticas, PP ou HDPE, e borrachas parcialmente hidrogenadas, reticuladas dinamicamente ou não, foram obtidas em câmara de mistura e suas propriedades avaliadas. Microgéis de NR e BR, não hidrogenados e parcialmente hidrogenados, foram incorporados em matrizes de PP para avaliar a aptidão destes materiais como modificadores da resistência ao impacto do PP. / Chemical modification in polymers are justified because they are an alternative to obtain new materials with properties that are specific and different from the starting material A broad range of dienic rubbers, specially, NR, BR and SBR are extensively used in the automobilist sector, however, they present disadvantages when the desired application considers good oil resistance, thermal stability and oxidation resistance. Through hydrogenation, materials with a good thermal stability as well as the oxidative resistance were obtained and related in the literature. In the same way, the epoxidation appears as an alternative to the production of materials with a high resistance to fluids and higher thermal stability, as well as different viscoelastic properties. In the present work, methods of hydrogenation were investigated as well as the epoxidation viability of NR, in the latex form, and the SBR microgel, with the objective to establish the favorable reaction conditions and define the factors that influence the reaction rate. Preliminary studies about hydrogenation followed by epoxidation or epoxidation followed by hydrogenation were made to produce resistant material to temperature, organic fluids and oxidation. Mixture of the thermoplastic matrix, PP or HDPE, and partial hydrogenated rubbers, dynamic vulcanized or not, were carried out in the mixer chamber and its properties studied. Microgels of NR and BR, partial hydrogenated or not hydrogenated, were incorporated in PP matrix to determine the ability of these materials as impact resistance modification on PP.

Os catalisadores imobilizados foram preparados misturando-se o ligante Cp’, [C5Me4(n-propyl-Si(OEt)3)], com RhCl3.xH2O e, em seguida, por reação com sílica Aerosil 200 (sistema A) ou por copolimerização com TEOS (sistema B). Ambos os sistemas foram aplicados na hidrogenação de olefinas e mostraram-se altamente ativos e robustos, permitindo um grande número de reciclagens (NR = 1,0 ×105, sistema A e 2,0 ×104, sistema B). As técnicas de caracterização (IV-DRIFTS, 13C-CPMAS, e MET) indicaram que as espécies ativas eram de natureza molecular. Os experimentos de deuteração mostraram a presença de complexos tetra-hapto-Cp’-Rh na superfície da sílica durante os testes catalíticos. O sistema Cp’/ Rh+3 em fase homogênea também se mostrou ativo na hidrogenação de olefinas, permitindo 25 recargas de substrato (NR = 1,2 ×104). Entretanto, os espectros de RMN (1H and 13C) em fase líquida revelaram-se complexos, em desacordo com o que seria esperado para o dímero [Rh(η5-Cp(Me)4(n-propyl)- Si(OR)3)Cl(μ-Cl)]2. Os espectros no IV em estado sólido mostraram bandas que indicaram a formação de ligações siloxano. Essas informações, adicionadas à observação de sólidos de cor marrom, tanto na etapa de síntese quanto após as reações de catálise, indicaram que os grupos alcoxila do ligante sofreram condensações, que podem ter sido promovidas tanto por ácidos de Lewis (Rh+3) quanto por ácido de Arrhenius (HCl proveniente do RhCl3.xH2O). / Immobilized catalysts were prepared by mixing the ligand Cp’, [C5Me4(n-propyl- Si(OEt)3)], with RhCl3.xH2O for subsequent reaction with silica Aerosil 200 (system A) or by copolymerization with TEOS (system B). Both systems were applied on olefin hydrogenation, showing high activity and robustness, allowing for many recycles (TON = 1.0 ×105 for system A and 2.0 ×104 for system B). The characterization techniques (IRDRIFTS, 13C-CPMAS, and TEM) suggest a molecular nature for catalytic species. According to the deuteration experiment, a tetra-hapto-Cp’-Rh would be formed on the surface during the catalytic runs. Homogeneously, the Cp’/ Rh+3 system proved also to be active on 1-hexene and 1,7-octadiene hydrogenation, allowing for 25 recharges of substrate (TON = 1.2 x 104). However, NMR techniques (1H and 13C) in liquid state (DMSO-d6) showed complex spectra in discordance of a simple molecular structure anticipated for the dimer [Rh(η5- Cp(Me)4(n-propyl)-Si(OR)3)Cl(μ-Cl)]2. Infrared spectroscopy in solid state reveals bands that would be ascribed to siloxanes bonds formation. This information, together with the observation of brown solids either during the syntheses or after catalysis reaction, indicated that the ligand has polymerized, which may occured by the assistance of acids (Lewis acid, Rh+3 and Arrhenius acid, HCl evolved from RhCl3.xH2O).

Neste trabalho temos o Estudo da Hidrogenação Catalítica de NBR em meio Homogêneo, empregando complexos dos metais de transição. Nos experimentos de hidrogenação foram testados os complexos de paládio e rutênio em duas etapas diferentes. Para estes complexos, foram estudados os efeitos de temperatura, pressão, tempo e concentração de catalisador. Ainda, investigou-se os efeitos do teor de sólido de NBR em solução. Os solventes utilizados foram acetona e metiletilcetona. A Hidrogenação do Butadieno-Acrilonitrila (NBR) foi realizado em escala laboratorial num reator Parr de 1 L. No sistema utilizando o complexo de Paládio, as duplas ligações foram totalmente convertidas nas condições de 60 °C, 27 atm, 2 g de NBR, 58 mg de catalisador e 1 h de reação. Nas reações com o complexo de Rutênio, a conversão total ocorreu nas condições de 140 °C, 40 atm, 10 g de NBR, 60 mg de catalisador e 8 h de reação. As Hidrogenações de NBR mostraram-se efetiva para ambos os catalisadores atingindo a máxima conversão (100% em mol) nos dois sistemas. No entanto, o sistema utilizando catalisador de rutênio mostrou-se mais efetivo e viável para a produção de HNBR em escala industrial.

Este trabalho descreve a utilização do sistema n-heptano / PEO 3350 + metanol na hidrogenação catalítica de olefinas e dienos por complexos de ródio. Nos primeiros estudos na hidrogenação do 1-hexeno sob fluxo, temperatura ambiente e com o complexo [(η5-Cp*)2Rh2(μ2- Cl)3]PF6, observaram-se problemas difusionais de hidrogênio no meio reacional, os quais foram resolvidos com modificações na geometria do reator e difusor de hidrogênio. Sob condição de fluxo otimizada e temperatura ambiente, observou-se um efeito na reatividade das olefinas relacionado ao tamanho da cadeia carbônica, na seguinte ordem: 1-hexeno > 1-octeno >> 1- deceno, o qual pode ser expresso, tomando a reatividade do 1-hexeno como padrão, como (1:0,3:0,03). Todas as reações (23 corridas) foram realizadas utilizando a mesma fase catalítica polar (PEO 3350 + MeOH + complexo de ródio), mostrando que o sistema é muito efetivo para catálise homogênea. Por outro lado, os dienos não foram hidrogenados sob condição de fluxo, requerendo altas pressões de hidrogênio (> 20 bar), tipicamente 40 bar. Sob as condições otimizadas (40 bar de H2 e temperatura ambiente), foi obtida uma FR da ordem de 5000 h-1. Durante os estudos da hidrogenação dos dienos, foi observado um aumento na atividade catalítica ao longo das reciclagens. Também foi verificado que a atividade catalítica aumentava quando a cor da solução passava de laranja para marrom, bege e incolor. Com o objetivo de isolar algum complexo de ródio de alguma dessas etapas (cores), foram realizados experimentos sob condições típicas de pressão de H2 (40 bar) e tempo (2 horas) sem substrato, com e sem PEO. Em ambos os casos, após 7 reciclagens a cor final da solução foi marrom. Assim, o substrato parece ser essencial para a coloração final da solução reacional, a qual é a forma mais ativa do catalisador. Nos experimentos realizados sem PEO foi possível isolar o complexo catiônico de ródio [(η5- Cp*)Rh(MeOH)3](PF6)2, o qual foi caracterizado por IV, 1H-RMN, C, H, N e UV / vis. Esse complexo também foi formado na presença de PEO. (Continua). Considerando os altos valores de FR, alguns testes cinéticos (perfil de consumo de substrato, envenenamento por CS2 e reatividade frente ao benzeno), espalhamento de luz e microscopia eletrônica de transmissão foram realizados a fim de elucidar a natureza física do catalisador como molecular ou coloidal. Todos os testes evidenciaram um processo catalítico molecular.

Este trabalho descreve a utilização do sistema n-heptano / PEO 3350 + metanol na hidrogenação catalítica de olefinas e dienos por complexos de ródio. Nos primeiros estudos na hidrogenação do 1-hexeno sob fluxo, temperatura ambiente e com o complexo [(η5-Cp*)2Rh2(μ2- Cl)3]PF6, observaram-se problemas difusionais de hidrogênio no meio reacional, os quais foram resolvidos com modificações na geometria do reator e difusor de hidrogênio. Sob condição de fluxo otimizada e temperatura ambiente, observou-se um efeito na reatividade das olefinas relacionado ao tamanho da cadeia carbônica, na seguinte ordem: 1-hexeno > 1-octeno >> 1- deceno, o qual pode ser expresso, tomando a reatividade do 1-hexeno como padrão, como (1:0,3:0,03). Todas as reações (23 corridas) foram realizadas utilizando a mesma fase catalítica polar (PEO 3350 + MeOH + complexo de ródio), mostrando que o sistema é muito efetivo para catálise homogênea. Por outro lado, os dienos não foram hidrogenados sob condição de fluxo, requerendo altas pressões de hidrogênio (> 20 bar), tipicamente 40 bar. Sob as condições otimizadas (40 bar de H2 e temperatura ambiente), foi obtida uma FR da ordem de 5000 h-1. Durante os estudos da hidrogenação dos dienos, foi observado um aumento na atividade catalítica ao longo das reciclagens. Também foi verificado que a atividade catalítica aumentava quando a cor da solução passava de laranja para marrom, bege e incolor. Com o objetivo de isolar algum complexo de ródio de alguma dessas etapas (cores), foram realizados experimentos sob condições típicas de pressão de H2 (40 bar) e tempo (2 horas) sem substrato, com e sem PEO. Em ambos os casos, após 7 reciclagens a cor final da solução foi marrom. Assim, o substrato parece ser essencial para a coloração final da solução reacional, a qual é a forma mais ativa do catalisador. Nos experimentos realizados sem PEO foi possível isolar o complexo catiônico de ródio [(η5- Cp*)Rh(MeOH)3](PF6)2, o qual foi caracterizado por IV, 1H-RMN, C, H, N e UV / vis. Esse complexo também foi formado na presença de PEO. (Continua). Considerando os altos valores de FR, alguns testes cinéticos (perfil de consumo de substrato, envenenamento por CS2 e reatividade frente ao benzeno), espalhamento de luz e microscopia eletrônica de transmissão foram realizados a fim de elucidar a natureza física do catalisador como molecular ou coloidal. Todos os testes evidenciaram um processo catalítico molecular.

O interesse envolvendo a modificação química de polímeros justifica-se por seu uma alternativa para obtenção de novos materiais com propriedades específicas e diferenciadas do polímero de partida. Uma variedade de borrachas diênicas, principalmente, NR, BR e SBR são extensamente usadas no setor automobilístico, porém, apresentam desvantagens quanto a sua resistência a óleo, estabilidade térmica e resistência oxidativa. Através da hidrogenação, materiais com boa estabilidade térmica e oxidativa tem sido obtidos e descritos na literatura. Igualmente, a epoxidação é proposta e utilizada para obtenção de materiais mais resistentes a fluídos, mais estáveis termicamente e com viscoelasticidade diferenciada. O presente trabalho envolve o estudo de métodos de hidrogenação de polidienos assim como da viabilidade de epoxidação de NR, na forma látex, e de SBR microgel, visando-se estabelecer as condições reacionais mais favoráveis e os fatores capazes de influenciar o rendimento reacional. Estudos preliminares envolvendo a hidrogenação e a epoxidação nesta seqüência ou de forma inversa foram realizados com o intuito de se produzir um material resistente à temperatura, a fluídos orgânicos e à oxidação. Misturas de matrizes termoplásticas, PP ou HDPE, e borrachas parcialmente hidrogenadas, reticuladas dinamicamente ou não, foram obtidas em câmara de mistura e suas propriedades avaliadas. Microgéis de NR e BR, não hidrogenados e parcialmente hidrogenados, foram incorporados em matrizes de PP para avaliar a aptidão destes materiais como modificadores da resistência ao impacto do PP. / Chemical modification in polymers are justified because they are an alternative to obtain new materials with properties that are specific and different from the starting material A broad range of dienic rubbers, specially, NR, BR and SBR are extensively used in the automobilist sector, however, they present disadvantages when the desired application considers good oil resistance, thermal stability and oxidation resistance. Through hydrogenation, materials with a good thermal stability as well as the oxidative resistance were obtained and related in the literature. In the same way, the epoxidation appears as an alternative to the production of materials with a high resistance to fluids and higher thermal stability, as well as different viscoelastic properties. In the present work, methods of hydrogenation were investigated as well as the epoxidation viability of NR, in the latex form, and the SBR microgel, with the objective to establish the favorable reaction conditions and define the factors that influence the reaction rate. Preliminary studies about hydrogenation followed by epoxidation or epoxidation followed by hydrogenation were made to produce resistant material to temperature, organic fluids and oxidation. Mixture of the thermoplastic matrix, PP or HDPE, and partial hydrogenated rubbers, dynamic vulcanized or not, were carried out in the mixer chamber and its properties studied. Microgels of NR and BR, partial hydrogenated or not hydrogenated, were incorporated in PP matrix to determine the ability of these materials as impact resistance modification on PP.

Neste trabalho temos o Estudo da Hidrogenação Catalítica de NBR em meio Homogêneo, empregando complexos dos metais de transição. Nos experimentos de hidrogenação foram testados os complexos de paládio e rutênio em duas etapas diferentes. Para estes complexos, foram estudados os efeitos de temperatura, pressão, tempo e concentração de catalisador. Ainda, investigou-se os efeitos do teor de sólido de NBR em solução. Os solventes utilizados foram acetona e metiletilcetona. A Hidrogenação do Butadieno-Acrilonitrila (NBR) foi realizado em escala laboratorial num reator Parr de 1 L. No sistema utilizando o complexo de Paládio, as duplas ligações foram totalmente convertidas nas condições de 60 °C, 27 atm, 2 g de NBR, 58 mg de catalisador e 1 h de reação. Nas reações com o complexo de Rutênio, a conversão total ocorreu nas condições de 140 °C, 40 atm, 10 g de NBR, 60 mg de catalisador e 8 h de reação. As Hidrogenações de NBR mostraram-se efetiva para ambos os catalisadores atingindo a máxima conversão (100% em mol) nos dois sistemas. No entanto, o sistema utilizando catalisador de rutênio mostrou-se mais efetivo e viável para a produção de HNBR em escala industrial.

Orientadores: Elizabete Jordão, Mario de Jesus Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T01:53:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AntonioBeneditoda_D.pdf: 3879998 bytes, checksum: 292f843237b2727c3737ad17547c83cf (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste estudo foram desenvolvidos catalisadores à base de Pt suportados em Carvão e Óxido de Titânio e promovidos com Fe e Sn, com vistas à utilização na reação de hidrogenação do aldeído cinâmico a álcool cinâmico. Os catalisadores com a seguinte composição (p/p): 5% Pt, 4,7% Pt - 0,3% Fe and 4,16% Pt - 0,84% Sn foram preparados pelo método da coimpregnação. A pré-redução dos catalisadores suportados em Carvão foi feita a 430°C, já os suportados em Óxido de Titânio tiveram sua temperatura de pré-redução identificada pelos perfis de TPR. A redução "in situ" foi realizada a 60°C, sob pressão de 4 MPa, durante 2h, para todos os referidos catalisadores. A caracterização tisico-química dos catalisadores envolveu os seguintes métodos: Difração de Raios X (XRD), Redução à Temperatura Programada (TPR), Microscopia Eletrônica de Varredura e Área Superficial (BET). Os testes catalíticos na reação de hidrogenação do aldeído cinâmico em fase líquida, a 60°C e pressão de hidrogênio de 4MPa, foram conduzidos usando-se como solvente uma mistura de álcool isopropílico e solução de acetato de sódio 0,1 N. Os resultados dos testes catalíticos revelaram que o emprego de Óxido de Titânio como suporte elevou significativamente a seletividade da reação aálcool cinâmico, enquanto que a adição de Fe aumentou substancialmente a atividade da referida reação / Abstract: The selective hydrogenation of cinnamaldehyde to cinnamic alcohol in the liquid phase was investigated over a series of catalysts based on platinum, supported on activate carbon and titanium dioxide, promoted with Fe and Sn. The catalysts with the following composition: 5% Pt, 4.7% Pt - 0.3% Fe and 4.16% Pt-0.84% Sn were prepared by co-impregnation. The catalysts supported on activated carbon were reduced at 430°C, while the ones supported on titanium dioxide were pre-reduced at different temperatures based on TPR (Temperature Programmed Reduction) experiments. The activation of the catalysts was done "in situ" over 2 hours under reaction conditions. The characterization of the catalysts was done by TPR, Electronic Scanning Microscopy, X-Ray Diffraction and Surface Area (BET). Catalytic tests of the reaction of hydrogenation of cinnamaldehyde in the liquid phase were conducted under 60°C, hydrogen pressure of 4 MPa, using isopropanol and sodium acetate 0.1 N solution as a solvent. The results of the catalytic test showed that the use of titanium dioxide as a support increased significantly the selectivity of cinnamyl alcohol compared to the same catalysts supported on carbono The addition of Fe increased significantly the activity of the hydrogenation of cinnamaldehyde / Doutorado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Carlos Alberto Gasparetto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T20:58:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_GlauciaRuizde_M.pdf: 15702458 bytes, checksum: b57c15510f667801551bb079f3968319 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho experimental foi determinado o comportamento reológico de misturas multifásicas compostas por óleo de soja e gordura hidrogenada de soja, silicato simulando o catalisador e ar em situações similares ao processo de hidrogenação em batelada, utilizando-se um reômetro rotacional tipo Searle, na temperatura de 50°C. Foram construídos três agitadores do tipo turbina de Rushton com 4 pás retas para serem acoplados ao reômetro com a finalidade de medir o torque e determinar as características de Número de Potência (Npo)em função do Número de Reynolds (NRe),visando identificar o progresso da reação de hidrogenação. As curvas de agitação foram ajustadas por um modelo de potência e comparadas com a curva proposta por Rushton. As curvas obtidas estão deslocadas da curva proposta por Rushton de um fator relacionado ao NRee que foi determinado como sendo 16,7. As medidas reológicas mostram que as misturas apresentam comportamento newtoniano e as viscosidades variam de 22,1 a 31,7mPa.s, apresentando um comportamento crescente à medida que o teor de gordura hidrogenada de soja aumenta, viabilizando portanto a utilização da medida do torque solicitado pelo agitador de um reator de hidrogenação para monitorar o progresso da reação / Abstract: In this experimental work the rheological behavior of multiphasical mixtures of soybean oil and hydrogenated fat, silicate was used as catalyser and air was determined in similar situations of process of a batch hydrogenation, utilizing a rotational rheometer style Searle, in 50°C. Three shakers style turbine ofRushton with 4 straight shovel were built in order to be coupled to rheometer for measuring torque and determining haracteristics of Power Number (Npo)as a function of Reynolds Number (NRe).This process aims at identifying the progress of an hydrogenation reaction. The agitation curves were adjusted as a power model and were compared with the curve developed by Rushton. The obtained curves are dislocated ftom Rushton curve of a factor of 16,7. This factor is related to NRe. The rheological measures show that mixtures exhibit newtonian behavior and their viscosities range ftom 22.1 to 31.7 mPa.s, presenting a growing behavior when hydrogenated soybean fat content increases. This behavior is feasible for utilizying the measure of requested torque for shaker of an hydrogenation reactor for monitoring the progress of reaction / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos