Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FrancielAB_DISSERT.pdf: 3637529 bytes, checksum: 50d6de8b3a00a0b045a5b17d540f59d2 (MD5) Previous issue date: 2014-01-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Catalytic processes are widely present in everyday life. This results in large number of studies seeking materials that may combine the low cost catalytic efficiency. Based on this assumption, the clays have long been used as catalysts, with its huge availability, diversity and possibility of improving their properties from structural changes, primarily responsible for this great use. Among the natural clays, vermiculite due to their characteristic properties (high cation exchange capacity and expansion), is suitable for various applications including as catalysts and catalyst supports. In this work, the acid leaching of clay vermiculite was performed, coming from Santa Luzia-PB, with nitric acid (2, 3 and 4 mol / L) and subsequent calcination of the materials obtained. The materials were named as Vx/400, where x is the acid concentration employed and 400 used in calcination temperature. The effectiveness of changes made was determined by XRD techniques, FT-IR, EDS, TG/DTG, nitrogen physisorption and DTP of n-butylamine. Acid leaching has improved some properties of the clay - specific area and acidity - but the control of the acid concentration used is of vital importance, since the highest concentration caused the partial destruction of vermiculite entailing a decline in their properties. For analysis of the catalytic activity of the modified clay was made a comparative study with the SBA -15 mesoporous materials, synthesized via hydrothermal method, using the pyrolysis of low density polyethylene (LDPE). The results showed that the acid plays a fundamental role in the conversion of the polymer into smaller molecules, the material V3/400 was more selective for the source monomer (ethylene) due to their increased acidity, which promotes more breaks bonds in the polymeric chain, while materials and V0/400 V2/400, lower acidity, showed higher selectivity to light hydrocarbons, the range of fuel (41.96 and 41.23%, respectively), due to less breakage and secondary condensation reactions chains; already V4/400 SBA-15/550 and resulted in lower percentages of light hydrocarbons and the partial destruction of the structure and low acidity, respectively, responsible for the inefficiency of materials / Os processos catal?ticos est?o largamente presentes no cotidiano. Isso resulta no grande n?mero de pesquisas buscando materiais que possam aliar baixo custo ? efici?ncia catal?tica. Partindo desse pressuposto, as argilas t?m sido muito utilizadas como catalisadores, sendo sua grande disponibilidade, diversidade e possibilidade de melhoria de suas propriedades, a partir de modifica??es estruturais, os principais respons?veis por esse grande uso. Entre as argilas naturais, a vermiculita devido ?s suas propriedades caracter?sticas (alta capacidade de troca cati?nica e de expans?o), ? apta para diversas aplica??es, entre elas, como suportes catal?ticos e catalisadores. Neste trabalho, foi realizada a lixivia??o ?cida da argila vermiculita, oriunda de Santa Luzia-PB, com ?cido n?trico (2, 3 e 4 mol/L) e posterior calcina??o dos materiais obtidos. Os materiais foram nomeados como Vx/400, onde x corresponde ? concentra??o ?cida empregada e 400 ? temperatura usada na calcina??o. A efici?ncia das modifica??es realizadas foi determinada pelas t?cnicas de DRX, FT-IR, EDS, TG/DTG, fisissor??o de nitrog?nio e DTP de n-butilamina. A lixivia??o ?cida melhorou algumas propriedades da argila ?rea espec?fica e acidez , por?m o controle da concentra??o ?cida empregada ? de vital import?ncia, visto que a maior concentra??o provocou a destrui??o parcial da vermiculita, acarretando em um decr?scimo das suas propriedades. Para an?lise da atividade catal?tica das argilas modificadas fez-se um estudo comparativo com o material mesoporoso SBA-15, sintetizado via m?todo hidrot?rmico, empregando-os na pir?lise de polietileno de baixa densidade (PEBD). Os resultados mostraram que a acidez exerce papel fundamental na convers?o do pol?mero em mol?culas menores; o material V3/400 foi o mais seletivo para o mon?mero de origem (eteno), devido ? sua maior acidez, que promove mais cis?es nas liga??es da cadeia polim?rica; enquanto os materiais V0/400 e V2/400, de menor acidez, apresentaram maior seletividade para hidrocarbonetos leves, da faixa dos combust?veis (41,96 e 41,23%, respectivamente), em virtude de menos cis?es e rea??es secund?rias de condensa??o nas cadeias; j? V4/400 e SBA-15/550 resultaram nos menores percentuais de hidrocarbonetos leves, sendo a destrui??o parcial da estrutura e baixa acidez, respectivamente, respons?veis pela inefici?ncia dos materiais

Ce projet a pour but de concevoir un pave à base de déchets plastiques récupérés dans les décharges et de mélange de sable et de gravier. Ce pavé devant servir à la réalisation de trottoirs et de routes communales, doit donc être capable de répondre aux conditions techniques de son utilisation. Cependant, la méthode de fabrication et le matériel utilisé doit être assez simple pour permettre sa prise en main rapide par des ouvriers peu qualifiés et un cout de production faible afin d’être économiquement compétitif. Les pavés seront donc testés pour identifier leur performance à la fois mécaniques et physiques puis employés en grandeur nature pour comprendre leur vieillissement du fait de leur usure. Enfin, un appareillage sera monté pour un transfert de technologie mise au point. / This project aims at conceiving(designing) one paves with plastic waste got back in the discharges and with mixture of sand and gravel. This pavement that must be of use to the realization of pavements and public highways, must thus be capable of answering the technical conditions of its use. However, the fabrication method and the used material(equipment) must be rather simple to allow its fast handling by little qualified workers and a low(weak) production cost to be economically competitive. Pavements will thus be tested to identify their performance at the same time mechanical and physical then used on life-size to understand(include) their ageing because of their wear. Finally, an equipment(casting off) will have risen for a transfer of finalized(worked out) technology.

The plastic mulch films, which are mostly made from LDPE, are used in order to increase the yields and to prevent the weed growth by covering the top of the soil by leaves or straw in nature. After a period, the mulch films turn into unmanageable quantities of soiled plastic films, which cause an environmental problem. Using degradable mulch films for agricultural purposes can be a solution for the environmental problems caused by the plastic mulch films. In this study, to introduce biodegradability to mulch films, a natural biopolymer starch was used. Before blending, starch was transformed into thermoplastic starch in order to make the starch processable. The need, to provide adhesion and interaction between thermoplastic starch and LDPE, citric and stearic acid were considered as compatibilizers. To accelerate the degradation of the LDPE matrix, three pro-oxidants cobalt(II) acetylacetonate, iron(III) stearate and manganase(II) stearate were used. The films prepared were characterized by FTIR spectroscopy / their thermal and mechanical properties were analyzed and buried under soil. The films recovered from soil after 76 days were characterized by FTIR spectroscopy, their weight loss were measured and their thermal and mechanical properties were analyzed. Studies showed that the use of cobalt(II) acetylacetonate gave improved results in terms of the mechanical properties and thermal stabilities of the films. Additionally, it is observed that the use of citric acid as a compatibilizer improved the thermal stabilities of starch in the films. Lastly, it is observed that the mechanical properties of the films were affected by the interactions between compatibilizers and pro-oxidants.

This study covers the recycling of waste poly(ethylene terephthalate) (PET) bottles through melt blending with low density polyethylene (LDPE) and polypropylene (PP). In general, polymer blends are known to be immiscible and incompatible with poor mechanical properties. This problem is due to the low intermolecular forces between the components of the immiscible blends. In order to enhance the interaction and compatibility between these matrices, some reactive or non-reactive copolymers were used. In this work / PET was treated with silane coupling agent (SCA) (low molecular weight reactive additive) for compatilization of LDPE-PP-PET blends. LDPE-PP-PET blends were prepared in different compositions (by weight) with and without silane coupling agent at high temperatures by a single screw extrusion and injection molding. Mechanical properties of treated and non-treated blends were studied in terms of tensile strength, strain at break and impact strength. Melt flow properties of blends were investigated by melt flow index. The impact fractured surfaces and thermal behaviour of the blends were examined with Scanning Electron Microscope (SEM) and Differential Scanning Calorimeter (DSC), respectively. Through out the studies, good adhesion between PET and LDPE-PP matrix was successfully achieved by the surface treatment of PET particles. The adhesion was also observed in SEM studies. Also the variation in mechanical properties was found to be highly dependent on the number of extrusion.

Techn. Hochsch., Diss., 2006--Aachen.

O polietileno de baixa densidade (PEBD) é uma resina termoplástica fabricada através de processos a altas pressões, com reatores do tipo autoclave ou tubular. O cenário atual é de crescente demanda por PEBD produzido a custos competitivos, através de plantas de alto desempenho e capacidade, de modo que o desenvolvimento de processo e produto torna-se um fator chave para as empresas produtoras, sendo os simuladores de processo ferramentas de grande importância para esta finalidade. O objetivo desta dissertação é a implementação de um modelo matemático que represente reatores autoclave de produção de PEBD e a avaliação de sua capacidade preditiva através da comparação dos seus resultados numéricos com dados de literatura e dados de uma planta industrial. O modelo desenvolvido deverá ser capaz de descrever o comportamento do reator, através de seu perfil de temperatura, vazões de iniciador e conversão, e de algumas das principais propriedades do polímero produzido, através de suas massas molares médias. A modelagem dos reatores é composta de compartimentos genéricos de tanque agitado, implementada no simulador dinâmico de processos EMSO, utilizando cinética de literatura. Os balanços de massa e energia foram resolvidos simultaneamente para a obtenção de condições de operação factíveis, sendo necessário o uso de controladores para manter o ponto de operação no estado estacionário desejado. As propriedades são obtidas através da utilização do método dos momentos. É considerada no modelo a possibilidade de formação de duas fases. Parâmetros do modelo cinético e de mistura são ajustados para os dados de planta através de uma rotina de estimação, considerando duas resinas com características de processo e produto distintas. As predições do modelo para perfil de temperatura, vazões de iniciador, conversão e massas molares médias mostraram boa concordância com os dados de literatura e com os dados de planta industrial, para as duas resinas consideradas. / The low density polyethylene (LDPE) is a thermoplastic resin manufactured by high pressure processes, with autoclave or tubular type reactors. The present scenario is of growing demand for LDPE produced at competitive costs, through high performance and capacity plants, so that the process and product development becomes a key factor for the producers, and process simulators are high importance tools for this purpose. The objective of this dissertation is the implementation of a mathematical model which represents autoclave reactors for LDPE production and the evaluation of its predictive capacity through the comparison between their numerical results with literature data and with an industrial plant data. The model developed should be able to describe the reactor behavior, through its temperature profile, initiator flows and conversion, and the behavior of some of the main properties of the produced polymer, through their average molecular weights. The reactors modeling is composed of stirred tank generic compartments, implemented in the process dynamic simulator EMSO, using literature kinetics. The mass and energy balances were solved simultaneously in order to obtain feasible operating conditions, which requires the use of controllers to maintain the operating point at the desired steady state. The properties are obtained through the use of the method of moments. It is considered in the model the possibility of formation of two phases. Kinetics and mixture model parameters are fitted to the plant data through an estimation routine, considering two grades with distinct process and product characteristics. The model predictions for temperature profile, initiator flows, conversion and average molecular weights presented good agreement with the literature data and with the industrial plant data, for the two considered grades.

O polietileno de baixa densidade (PEBD) é uma resina termoplástica fabricada através de processos a altas pressões, com reatores do tipo autoclave ou tubular. O cenário atual é de crescente demanda por PEBD produzido a custos competitivos, através de plantas de alto desempenho e capacidade, de modo que o desenvolvimento de processo e produto torna-se um fator chave para as empresas produtoras, sendo os simuladores de processo ferramentas de grande importância para esta finalidade. O objetivo desta dissertação é a implementação de um modelo matemático que represente reatores autoclave de produção de PEBD e a avaliação de sua capacidade preditiva através da comparação dos seus resultados numéricos com dados de literatura e dados de uma planta industrial. O modelo desenvolvido deverá ser capaz de descrever o comportamento do reator, através de seu perfil de temperatura, vazões de iniciador e conversão, e de algumas das principais propriedades do polímero produzido, através de suas massas molares médias. A modelagem dos reatores é composta de compartimentos genéricos de tanque agitado, implementada no simulador dinâmico de processos EMSO, utilizando cinética de literatura. Os balanços de massa e energia foram resolvidos simultaneamente para a obtenção de condições de operação factíveis, sendo necessário o uso de controladores para manter o ponto de operação no estado estacionário desejado. As propriedades são obtidas através da utilização do método dos momentos. É considerada no modelo a possibilidade de formação de duas fases. Parâmetros do modelo cinético e de mistura são ajustados para os dados de planta através de uma rotina de estimação, considerando duas resinas com características de processo e produto distintas. As predições do modelo para perfil de temperatura, vazões de iniciador, conversão e massas molares médias mostraram boa concordância com os dados de literatura e com os dados de planta industrial, para as duas resinas consideradas. / The low density polyethylene (LDPE) is a thermoplastic resin manufactured by high pressure processes, with autoclave or tubular type reactors. The present scenario is of growing demand for LDPE produced at competitive costs, through high performance and capacity plants, so that the process and product development becomes a key factor for the producers, and process simulators are high importance tools for this purpose. The objective of this dissertation is the implementation of a mathematical model which represents autoclave reactors for LDPE production and the evaluation of its predictive capacity through the comparison between their numerical results with literature data and with an industrial plant data. The model developed should be able to describe the reactor behavior, through its temperature profile, initiator flows and conversion, and the behavior of some of the main properties of the produced polymer, through their average molecular weights. The reactors modeling is composed of stirred tank generic compartments, implemented in the process dynamic simulator EMSO, using literature kinetics. The mass and energy balances were solved simultaneously in order to obtain feasible operating conditions, which requires the use of controllers to maintain the operating point at the desired steady state. The properties are obtained through the use of the method of moments. It is considered in the model the possibility of formation of two phases. Kinetics and mixture model parameters are fitted to the plant data through an estimation routine, considering two grades with distinct process and product characteristics. The model predictions for temperature profile, initiator flows, conversion and average molecular weights presented good agreement with the literature data and with the industrial plant data, for the two considered grades.

O polietileno de baixa densidade (PEBD) é uma resina termoplástica fabricada através de processos a altas pressões, com reatores do tipo autoclave ou tubular. O cenário atual é de crescente demanda por PEBD produzido a custos competitivos, através de plantas de alto desempenho e capacidade, de modo que o desenvolvimento de processo e produto torna-se um fator chave para as empresas produtoras, sendo os simuladores de processo ferramentas de grande importância para esta finalidade. O objetivo desta dissertação é a implementação de um modelo matemático que represente reatores autoclave de produção de PEBD e a avaliação de sua capacidade preditiva através da comparação dos seus resultados numéricos com dados de literatura e dados de uma planta industrial. O modelo desenvolvido deverá ser capaz de descrever o comportamento do reator, através de seu perfil de temperatura, vazões de iniciador e conversão, e de algumas das principais propriedades do polímero produzido, através de suas massas molares médias. A modelagem dos reatores é composta de compartimentos genéricos de tanque agitado, implementada no simulador dinâmico de processos EMSO, utilizando cinética de literatura. Os balanços de massa e energia foram resolvidos simultaneamente para a obtenção de condições de operação factíveis, sendo necessário o uso de controladores para manter o ponto de operação no estado estacionário desejado. As propriedades são obtidas através da utilização do método dos momentos. É considerada no modelo a possibilidade de formação de duas fases. Parâmetros do modelo cinético e de mistura são ajustados para os dados de planta através de uma rotina de estimação, considerando duas resinas com características de processo e produto distintas. As predições do modelo para perfil de temperatura, vazões de iniciador, conversão e massas molares médias mostraram boa concordância com os dados de literatura e com os dados de planta industrial, para as duas resinas consideradas. / The low density polyethylene (LDPE) is a thermoplastic resin manufactured by high pressure processes, with autoclave or tubular type reactors. The present scenario is of growing demand for LDPE produced at competitive costs, through high performance and capacity plants, so that the process and product development becomes a key factor for the producers, and process simulators are high importance tools for this purpose. The objective of this dissertation is the implementation of a mathematical model which represents autoclave reactors for LDPE production and the evaluation of its predictive capacity through the comparison between their numerical results with literature data and with an industrial plant data. The model developed should be able to describe the reactor behavior, through its temperature profile, initiator flows and conversion, and the behavior of some of the main properties of the produced polymer, through their average molecular weights. The reactors modeling is composed of stirred tank generic compartments, implemented in the process dynamic simulator EMSO, using literature kinetics. The mass and energy balances were solved simultaneously in order to obtain feasible operating conditions, which requires the use of controllers to maintain the operating point at the desired steady state. The properties are obtained through the use of the method of moments. It is considered in the model the possibility of formation of two phases. Kinetics and mixture model parameters are fitted to the plant data through an estimation routine, considering two grades with distinct process and product characteristics. The model predictions for temperature profile, initiator flows, conversion and average molecular weights presented good agreement with the literature data and with the industrial plant data, for the two considered grades.

Neste Trabalho foi preparada e estudada a blenda de poli(tereftalato de etileno) (PET) com polietileno de baixa densidade (PEBD). Esta blenda apresenta interesse científico e tecnológico decorrente da possibilidade de associar as propriedades de resistência térmica e elevado módulo de elasticidade do PET à boa resistência à fratura e à flexibilidade a baixas temperaturas do PEBD. Duas séries de misturas contendo diferentes proporções de PET:PEBD foram preparadas através de mistura em fusão numa extrusora dupla-rosca, contendo como agente compatibilizante poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno (produto comercial) ou poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno sulfonado (produto sintetizado), respectivamente, na proporção de 0 a 6 %. O agente compatibilizante poli(etilenobutileno)- bloco-poliestireno sulfonado foi preparado neste Trabalho a partir do poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno. Todas as misturas preparadas foram caracterizadas quanto às suas propriedades mecânicas através de ensaios de impacto e de tração. As superfícies de fratura criogênica das misturas foram observadas através de microscopia eletrônica de varrredura para caracterização da sua textura. As blendas apresentaram valores de módulo de Young intermediários àqueles observados para o PET (3,54 GPa) e PEBD (110 MPa), entre 1,32 GPa e 2,84 GPa. O mesmo foi observado para a resistência à tração na ruptura, cujos valores das blendas variaram de 13,3 MPa a 33,9 MPa, comparados com 59,6 MPa e e 0,49 MPa para PET e PEBD, respectivamente. / In these work blends of poly(ethylene tereftalate) (PET) and low density polyethylene (LDPE) were prepared and studied. The PET/PEBD blend presents scientific and technological interests due to the possibility of combining the high thermal stability and high elasticity modulus of PET with the fracture resistance and low temperature flexibility of LDPE. Two series of PET:LDPE blends with different relative proportions were prepared by melting mixture in a twin-screw extruder having as compatibilizing agent poly(ethylene-butylene)-block-polystyrene (commercial product) or sulfonated poly(ethylene-butylene)-block-polystyrene (synthesized product), respectively, in the range 0-6 %. The compatibilizing agent sulfonated poly(ethylene-butylene)-blockpolystyrene was prepared in this work from poly(ethylene-butylene)-blockpolystyrene. The mechanical properties of the blends were characterized by impact resistance tests and extensional tension tests. Textural analysis of blends was performed by observing their cryogenically fractured surfaces were characterized by scanning electron microscopy. The blends presented Young modulus values between those observed for PET (3.54 GPa) and LDPE (110 MPa), in the range from 1.32 GPa to 2.84 GPa. The same behavior was observed for the tensile strength, which values varied from 13.3 MPa to 33.9 MPa, compared to 59.6 MPa and 0.49 MPa for PET and LDPE, respectively.

A produção de materiais plásticos tem se elevado para 169 milhões de toneladas no mundo, no ano de 2003. Uma parte considerável destes polímeros sintéticos, 36% na Europa são destinados ao setor de embalagens. Estas matérias primas são utilizadas por um período de tempo bastante curto e geram um volume de descartes importante. Mesmo com um desenvolvimento considerável de linhas de gestão dos descartes, seu tratamento e sua eliminação colocam ainda problemas provenientes da dificuldade em reutilizar tais embalagens na forma em que são geradas, seja pelo estado de limpeza em que são descartadas, seja pela composição multi-material que é utilizada para sua produção. O presente trabalho busca o reaproveitamento de Embalagens Cartonadas pós-consumo como reforço em compósito com Polietileno de baixa densidade para i) maximizar o teor de ELV empregada no compósito e ii) melhorar o aspecto visual do compósito por meio de incorporação de concentrado de cores e corantes. Por meio do processo de extrusão, preparou-se o compósito na forma granulada. O material granulado foi moldado por injeção para obtenção dos corpos-de-prova para ensaios de tração. As propriedades viscosimétricas do compósito foram avaliadas por meio do Índice de Fluidez e a morfologia do compósito foi avaliada por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raio X. Nas condições do trabalho pode-se afirmar que o teor de Embalagem Cartonada que apresenta o melhor conjunto de propriedades de tração está entre 20 e 25% (p/p) no compósito; a utilização de concentrado de cor para melhoria do aspecto visual do compósito não tem influência no conjunto de propriedades de tração do mesmo. / Plastics materials production has increased to 169 million tons in the world in 2003. A great part of these synthetic polymers, it means 36% in Europe are used in packaging applications. These raw materials are used for a short time and produces a great volume of residues. Even with a great development of residues management, its treatments and elimination causes several problems due to difficulty in reuse these packages as its were discarted or the state of dirtiness in which they are discarted or even by the composition multi-material of these packages. This work has as a goal the reuse of Carton Packages (CP) post-use as a reinforcement in a Low Density PolyEthylene (LDPE), to i) maximize the content of CP in the composite and ii) improve the composite visual aspect by means of color masterbatches. With aid of extrusion process, the granuleted composite was prepared. These granulated was moulded by injection to obtain test specimens for mechanical tests. Composites viscosimetric proprierties and morphology were evaluated by means of Melt Index and Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS). In the work conditions it can be postulate that the best content of CP in the composite that gives the best mechanical properties is between 20 and 25% (w/w); the use of color masterbatches for improve the composite visual aspects has no influence over mechanical properties.