Orientadores: Chang Tien Kiang, Artur Zaghini Francesconi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_JorgeWanderley_M.pdf: 4612385 bytes, checksum: c22b19ab9332afe91f9052b302ed483a (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho estudou-se a pós condensação em estado sólido (SSP) do poli( etileno tereftalato) (PET). O PET é largamente utilizado em diversas aplicações. No entanto, há a necessidade da obtenção de um polímero com um alto peso molecular para que se possa obter bons plásticos para embalagens e também para a engenharia. A quantidade de subprodutos, como a água, o acetaldeído e o etileno glicol, que são gerados durante a síntese do polímero em questão, também devem ser as mínimas possíveis, tendo em vista as preocupações ambientais, associada à acirrada corrida do mercado globalizado, visando baixo custo, alta rentabilidade e qualidade do produto. A água e o acetaldeído em geral são removidos por difusão com um pré aquecimento a 170°C e o etileno glicol também é removido por difusão, porém a uma temperatura entre 5 e 40°C abaixo do ponto de fusão do polímero (250°C),adicionalmente, os grupos terminais de cadeia que estão livres reagem entre si, permitindo o aumento do peso molecular do polímero. O polímero de PET utilizado neste trabalho foi fornecido pela Rhodia-ster Fibras e Resinas Ltda. e o equipamento para efetuar a reações de pós-condensação foi uma autoclave da empresa LECO@ Corporation, modelo RA - 1 A-I, existente no laboratório de Termodinâmica da Faculdade de Engenharia Química da UNICAMP. Todos os experimentos foram efetuados sob vácuo abaixo de 200 miliTorr e com polímero com morfologia inicialmente amorfa e semicristalina, ambos com e sem choque térmico com nitrogênio líquido. O choque térmico nos polímeros amorfos e semicristalinos com o nitrogênio líquido, foi efetuado com a intenção de gerar microporos ou microfissuras nos mesmos, de forma a facilitar a difusão dos subprodutos do interior dos pellets para a superficie dos mesmos. A aplicação do vácuo foi feita para remover os subprodutos difundidos para a superficie dos pellets e também para o interior do vaso de reação, de forma a não permitir um equilíbrio de fase entre ambos, o que seria prejudicial à reação de SSP. A aplicação de métodos de caracterização, tais como SEM, DSC, TGA, difração de raios-X, medida de viscosidade intrínseca (VI), medida de densidade e porcentagem de cristalização, após a SSP das amostras, permitiram que fossem observadas diferenças comportamentais entre polímeros amorfos e semicristalinos submetidos ao choque térmico com nitrogênio líquido. Isto permitiu-nos verificar que a morfologia do PET utilizado após o choque térmico influencia na caracteristicas obtidas nos polímeros após a reação de SSP. Os resultados de alguns experimentos com o choque térmico foram muito satisfatórios, pois, após a SSP com 8 horas obteve-se polímeros com viscosidade intrínseca (VI) dentro da faixa comercialmente especificada (0,800:t: 0,020 dl.g-1). O tempo de 8 horas para se concretizar a SSP e elevar a VI do polímero para 0,800 :t: 0,020 dl.g-1 é bastante expressivo, pois industrialmente obtém-se esta mesma viscosidade após um período de 18 horas de SSP. Entretanto cabe lembrar que neste trabalho a metodologia aplicada é totalmente diferente do processo comercial, o que inviabiliza qualquer comparação entre ambos / Abstract: In this work it was studied the solid state post condensation of poly( ethylene terephtalate) (PET), which is required to obtain good plastics packs as well as for engineering applications. PET with a high molecular weight and with a minimum amount of by-products, such as water, acetaldehyde and ethylene glycol, that are generated by the polymeric degradation of the own in subject during its synthesis, is necessary for such applications. The water and the acetaldehyde are removed by diffusion with a initial heating at 170 °C and the ethylene glycol is also removed by diffusion, at temperatures 5 to 40 °C below the melting point of the polymer (240 °C). Additionally, the end groups are free to react with other, allowing the increase ofthe molecular weight ofthe polymer. The PET polymer used was supplied by Rhodia-ster Fibras e Resinas Ltda. and the equipment used to run the reactions of post condensation is an auto clave made by LECO@ Corporation, model RA - IA-I. The experiments were performed under vacuum below 200 miliTorr and amorphous and crystalline type polymer, both with and without thermal impact with liquid nitrogen. This thermal impact was utilized for creating micropores or crazing, in order to diffusion of by-products to pellets surface. The vacuum was utilized in order to remove byproducts inside the reaction vessel, so that, the equilibrium among the pellets surface and the inside of reaction vessel is prevented. Methods of characterization such SEM, DSC, TGA, W AXS, lntrinsic Viscosity, density and cristalinity were employed to observe how the differences in the initial morphology of PET influence the final viscosity after the solid state postcondensation reaction. The experimental results were satisfactory. It was obtained an intrinsic viscosity around 0,800:i 0,020 d1.g-1 in a period of 8 hours of reaction / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Os modelos moleculares são construídos com base na caracterização da composição do petróleo, que consiste em conhecer informações moleculares detalhadas com o objetivo de identificar os compostos presentes. Este trabalho tem como objetivo construir um banco de dados para a classificação de componentes constituintes de asfaltenos em grupos moleculares. A classificação é feita através da semelhança entre suas massas moleculares em grupos de séries homólogas. Tal classificação é feita por meio da utilização dos dados provenientes da análise de espectrometria de massa e de um algoritmo de busca em linguagem VBA (Visual Basic for Applications), com o objetivo de identificar uma molécula específica em um conjunto de moléculas conhecidas (banco de dados). O método proposto nesse trabalho é baseado na classificação dos compostos através de suas massas moleculares, isto é, os compostos presentes em uma mistura são separados em classes por uma diferença de massa tão pequena quanto se queira. Pode-se, assim, observar a que grupo de moléculas um composto de petróleo pertence por meio de sua massa molecular. Como o banco de dados foi gerado por compostos cuja composição é conhecida, sabe-se que composição um dado composto terá entre as possíveis composições. Para gerar moléculas baseado no conhecimento da composição de petróleo, usam-se as fórmulas gerais dos compostos orgânicos que são formados por séries homólogas. Séries homólogas são séries de compostos orgânicos com propriedades químicas similares cujos componentes diferem entre si por uma massa molecular relativa constante (CH2). Tais séries são geradas e seus pesos moleculares são calculados e armazenados juntamente com suas fórmulas moleculares, em ordem crescente de massa, podendo assim, gerar os grupos moleculares com o auxílio de uma rotina computacional em linguagem VBA. / Molecular models are built based on the characterization of the composition of oil, which consists of detailed molecular information to know in order to identify the compounds present. This work aims to build a database for classifying constituent components of asphaltenes in molecular groups. The classification is done by the similarity of their molecular weights with the use of groups of homologous series. This classification is made by using data from the analysis of mass spectrometry and a search algorithm in language VBA (Visual Basic for Applications) with the aim of identifying a molecule in a specific set of molecules known (database data). The method proposed in that work is based on the classification of the compounds through their molecular weights, i.e., the compounds in a mixture are separated into classes by a mass difference as small as one likes. One can therefore see that the group of molecules from petroleum belongs through its molecular weight. Because the database is generated from compounds whose composition is known, it is known that a given compound composition will have all the possible compositions. To generate molecules based on knowledge of the oil composition, it is used the general formulas of organic compounds which are formed by homologous series. Homologous series are series of organic compounds with similar chemical properties whose components differ by a constant relative molecular mass (CH2). Such series are generated and their molecular weights are calculated and stored together with their molecular formulas, in ascending order of mass, being able to generate the molecular groups with the help of a computing routine in VBA language.

O propósito deste trabalho é avaliar as características e classificação de compostos orgânicos, presentes em frações de petróleo, em saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos (SARA) e identificar a classe homóloga (compostos de enxofre, nitrogênio, oxigênio, enxofre-oxigênio, nitrogênio-oxigênio ou apenas hidrogênio e carbono), construindo um modelo, com base no peso molecular, e utilizando um banco de dados em Excel. No modelo, os compostos orgânicos são organizados em uma matriz atômica de séries homólogas. Essas são séries de compostos com propriedades químicas similares, que diferem por um peso molecular constante (CH2). Esses compostos são classificados por relações heurísticas de Hidrogênio/ Carbono (H/C) e Ligação Dupla Equivalente (DBE). DBE é o número de anéis ou ligações ? envolvendo o átomo de carbono, porque cada anel ou ligações ? resultam na perda de um átomo de hidrogênio. O banco de dados foi desenvolvido em Excel, usando programação em VBA (Visual Basic for Applications). Os dados experimentais foram obtidos utilizando a técnica analítica de espectrometria de massa por MALDI-TOF. Os resultados obtidos mostram que o algoritmo em VBA é capaz de identificar os compostos de uma amostra, dentro da faixa de erro definida e de acordo com a calibração do espectrômetro de massa. / The purpose of this study is to evaluate the characteristics and classification of organic compounds in petroleum fractions as saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA) and identify the possible homologous class (compounds of sulfur, nitrogen, oxygen, sulfur-oxygen, nitrogen-oxygen or only hydrogen and carbon), building a model and using a database in Excel, based on molecular weight. In the modeling, organic compounds are organized in an atomic matrix of homologous series. These are series of similar chemical properties, which differ by a constant molecular weight (CH2). Then, these compounds are classified through heuristics of hydrogen/ carbon ratio (H/C) and DBE (Double Bond Equivalent) relations. DBE is the number of rings or ? bonds involving carbon, because each ring or ? bonds results in a hydrogen atoms loss. The database was developed in Excel using VBA (Visual Basic for Applications) programming. The experimental data were obtained by analytical technique of MALDI-TOF mass spectrometry. The results show that the VBA algorithm is able to identify compounds from a given sample, within an error marge defined according to the mass spectrometer calibration.

Resumo não disponível

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O propósito deste trabalho é avaliar as características e classificação de compostos orgânicos, presentes em frações de petróleo, em saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos (SARA) e identificar a classe homóloga (compostos de enxofre, nitrogênio, oxigênio, enxofre-oxigênio, nitrogênio-oxigênio ou apenas hidrogênio e carbono), construindo um modelo, com base no peso molecular, e utilizando um banco de dados em Excel. No modelo, os compostos orgânicos são organizados em uma matriz atômica de séries homólogas. Essas são séries de compostos com propriedades químicas similares, que diferem por um peso molecular constante (CH2). Esses compostos são classificados por relações heurísticas de Hidrogênio/ Carbono (H/C) e Ligação Dupla Equivalente (DBE). DBE é o número de anéis ou ligações ? envolvendo o átomo de carbono, porque cada anel ou ligações ? resultam na perda de um átomo de hidrogênio. O banco de dados foi desenvolvido em Excel, usando programação em VBA (Visual Basic for Applications). Os dados experimentais foram obtidos utilizando a técnica analítica de espectrometria de massa por MALDI-TOF. Os resultados obtidos mostram que o algoritmo em VBA é capaz de identificar os compostos de uma amostra, dentro da faixa de erro definida e de acordo com a calibração do espectrômetro de massa. / The purpose of this study is to evaluate the characteristics and classification of organic compounds in petroleum fractions as saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA) and identify the possible homologous class (compounds of sulfur, nitrogen, oxygen, sulfur-oxygen, nitrogen-oxygen or only hydrogen and carbon), building a model and using a database in Excel, based on molecular weight. In the modeling, organic compounds are organized in an atomic matrix of homologous series. These are series of similar chemical properties, which differ by a constant molecular weight (CH2). Then, these compounds are classified through heuristics of hydrogen/ carbon ratio (H/C) and DBE (Double Bond Equivalent) relations. DBE is the number of rings or ? bonds involving carbon, because each ring or ? bonds results in a hydrogen atoms loss. The database was developed in Excel using VBA (Visual Basic for Applications) programming. The experimental data were obtained by analytical technique of MALDI-TOF mass spectrometry. The results show that the VBA algorithm is able to identify compounds from a given sample, within an error marge defined according to the mass spectrometer calibration.

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Os modelos moleculares são construídos com base na caracterização da composição do petróleo, que consiste em conhecer informações moleculares detalhadas com o objetivo de identificar os compostos presentes. Este trabalho tem como objetivo construir um banco de dados para a classificação de componentes constituintes de asfaltenos em grupos moleculares. A classificação é feita através da semelhança entre suas massas moleculares em grupos de séries homólogas. Tal classificação é feita por meio da utilização dos dados provenientes da análise de espectrometria de massa e de um algoritmo de busca em linguagem VBA (Visual Basic for Applications), com o objetivo de identificar uma molécula específica em um conjunto de moléculas conhecidas (banco de dados). O método proposto nesse trabalho é baseado na classificação dos compostos através de suas massas moleculares, isto é, os compostos presentes em uma mistura são separados em classes por uma diferença de massa tão pequena quanto se queira. Pode-se, assim, observar a que grupo de moléculas um composto de petróleo pertence por meio de sua massa molecular. Como o banco de dados foi gerado por compostos cuja composição é conhecida, sabe-se que composição um dado composto terá entre as possíveis composições. Para gerar moléculas baseado no conhecimento da composição de petróleo, usam-se as fórmulas gerais dos compostos orgânicos que são formados por séries homólogas. Séries homólogas são séries de compostos orgânicos com propriedades químicas similares cujos componentes diferem entre si por uma massa molecular relativa constante (CH2). Tais séries são geradas e seus pesos moleculares são calculados e armazenados juntamente com suas fórmulas moleculares, em ordem crescente de massa, podendo assim, gerar os grupos moleculares com o auxílio de uma rotina computacional em linguagem VBA. / Molecular models are built based on the characterization of the composition of oil, which consists of detailed molecular information to know in order to identify the compounds present. This work aims to build a database for classifying constituent components of asphaltenes in molecular groups. The classification is done by the similarity of their molecular weights with the use of groups of homologous series. This classification is made by using data from the analysis of mass spectrometry and a search algorithm in language VBA (Visual Basic for Applications) with the aim of identifying a molecule in a specific set of molecules known (database data). The method proposed in that work is based on the classification of the compounds through their molecular weights, i.e., the compounds in a mixture are separated into classes by a mass difference as small as one likes. One can therefore see that the group of molecules from petroleum belongs through its molecular weight. Because the database is generated from compounds whose composition is known, it is known that a given compound composition will have all the possible compositions. To generate molecules based on knowledge of the oil composition, it is used the general formulas of organic compounds which are formed by homologous series. Homologous series are series of organic compounds with similar chemical properties whose components differ by a constant relative molecular mass (CH2). Such series are generated and their molecular weights are calculated and stored together with their molecular formulas, in ascending order of mass, being able to generate the molecular groups with the help of a computing routine in VBA language.

O polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) é um plástico de engenharia que tem várias aplicações atualmente, mormente em áreas específicas da indústria e da medicina. O UHMWPE pode ser utilizado ainda em outras aplicações: defensas portuárias; guias de corrente; revestimentos de caçambas, silos e calhas; engrenagens; buchas; guias de correias e próteses cirúrgicas. Esta gama de aplicações se deve ao fato das excelentes características técnicas que este material possui, como: alta resistência a abrasão, elevada resistência ao impacto, anti-aderência, atóxico, excelente resistência química, baixo peso específico, fácil usinagem e alta resistência a fadiga. Os tipos de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) utilizados neste trabalho foram o UTEC 3041 e UTEC 6541 da Braskem. A reciclabilidade do UHMWPE ganhou interesse, porque a utilização desta matéria-prima na última década cresceu mais de 600%, tornando-se um dos plásticos de engenharia mais utilizados para obtenção de peças usinadas depois da poliamida. Com o crescimento na utilização deste polímero na confecção de peças para maquinários, o seu desperdício tem sido muito grande, porque o resto deste material é desprezado, geralmente não sendo reaproveitado. Este trabalho tem como objetivo reciclar o UHMWPE UTEC 3041 e estudar as propriedades deste material virgem e reciclado e comparar os resultados entre si e com o UHMWPE UTEC 6541, e com estes materiais submetidos a diferentes doses de radiação. / Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) is an engineering plastic which has several applications, chiefly, in specific areas of the industry and medicine. UHMWPE can be even for other applications such as: port fenders, current guide, bucket coating, silos and gutters, plugs, pulleys and surgical prosthesis. This range of applications is due to the excellent technical characteristics that this material owns, such as; high resistance to wear, high resistance to impact, anti-adherence, non toxic, excellent chemical resistance, low specific weight, easy mill processing, and high resistance to fatigue. The UHMWPE type used in this work were UTEC 3041 and UTEC 6541 of the Braskem. The recycling process of UHMWPE raised much interest, because the utilization of this rawmaterial grew over 600% in the last decade, becoming one of the most used engineering plastics for attainment of mill processed parts after polyamide. As the utilization of this polymer in the manufacturing of parts for machinery has grown, its waste is very big, because the rest of this material is thrown out, usually not being reused. The goal of this work is to recycle the UHMWPE UTEC 3041 and study the properties of this recycled and virgin material and compare the results between both with these materials submitted to different radiation dose.

O polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) é um plástico de engenharia que tem várias aplicações atualmente, mormente em áreas específicas da indústria e da medicina. O UHMWPE pode ser utilizado ainda em outras aplicações: defensas portuárias; guias de corrente; revestimentos de caçambas, silos e calhas; engrenagens; buchas; guias de correias e próteses cirúrgicas. Esta gama de aplicações se deve ao fato das excelentes características técnicas que este material possui, como: alta resistência a abrasão, elevada resistência ao impacto, anti-aderência, atóxico, excelente resistência química, baixo peso específico, fácil usinagem e alta resistência a fadiga. Os tipos de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) utilizados neste trabalho foram o UTEC 3041 e UTEC 6541 da Braskem. A reciclabilidade do UHMWPE ganhou interesse, porque a utilização desta matéria-prima na última década cresceu mais de 600%, tornando-se um dos plásticos de engenharia mais utilizados para obtenção de peças usinadas depois da poliamida. Com o crescimento na utilização deste polímero na confecção de peças para maquinários, o seu desperdício tem sido muito grande, porque o resto deste material é desprezado, geralmente não sendo reaproveitado. Este trabalho tem como objetivo reciclar o UHMWPE UTEC 3041 e estudar as propriedades deste material virgem e reciclado e comparar os resultados entre si e com o UHMWPE UTEC 6541, e com estes materiais submetidos a diferentes doses de radiação. / Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) is an engineering plastic which has several applications, chiefly, in specific areas of the industry and medicine. UHMWPE can be even for other applications such as: port fenders, current guide, bucket coating, silos and gutters, plugs, pulleys and surgical prosthesis. This range of applications is due to the excellent technical characteristics that this material owns, such as; high resistance to wear, high resistance to impact, anti-adherence, non toxic, excellent chemical resistance, low specific weight, easy mill processing, and high resistance to fatigue. The UHMWPE type used in this work were UTEC 3041 and UTEC 6541 of the Braskem. The recycling process of UHMWPE raised much interest, because the utilization of this rawmaterial grew over 600% in the last decade, becoming one of the most used engineering plastics for attainment of mill processed parts after polyamide. As the utilization of this polymer in the manufacturing of parts for machinery has grown, its waste is very big, because the rest of this material is thrown out, usually not being reused. The goal of this work is to recycle the UHMWPE UTEC 3041 and study the properties of this recycled and virgin material and compare the results between both with these materials submitted to different radiation dose.