O ácido oleico (AO), principal ácido graxo dos óleos de oliva e canola, foi utilizado como substrato para a síntese de materiais poliméricos. Nesse sentido o ácido oleico foi esterificado com metanol originando o oleato de metila (OM). As ligações insaturadas do AO e OM foram epoxidadas usando ácido perfórmico gerado in situ. Esses materiais intermediários foram modificados por reações de polimerização. Para isso, o ácido oleico epoxidado (AOE) e o oleato de metila epoxidado (OME) foram polimerizados com o anidrido cis-1,2- ciclohexanodicarboxílico (CH) como agente de cura e trietilamina (TEA) como iniciador da reação. Em algumas reações uma pequena quantidade da resina tetrafuncional 1,4- butanodildiglicidil éter (BDGE) foi adicionada. A estrutura química dos materiais produzidos em cada etapa de reação foi elucidada através das técnicas de ressonância nuclear magnética e espectroscopia de infravermelho. As observações feitas a partir dos espectros de infravermelho e ressonância nuclear magnética de 1H e 13C indicam a formação de oligoésteres ou poliésteres para as reações de polimerização envolvendo o ácido oleico epoxidado ou oleato de metila epoxidado. O comportamento térmico e elétrico dos materiais poliméricos produzidos foi investigado através das técnicas de calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e espectroscopia de impedância elétrica. As propriedades em solução desses materiais foram determinadas através das técnicas de espalhamento de luz. Os resultados obtidos indicam que os polímeros produzidos são termicamente estáveis em temperaturas inferiores a 200°C, além de serem bons isolantes elétricos. De acordo com o espalhamento de luz apresentam dimensões relativamente pequenas e conformação de novelo aleatório em acetona. Polieletrólitos foram desenvolvidos a partir de reações de saponificação de um dos polímeros produzidos. Esses materiais formam agregados esféricos, tais como micelas, em solução aquosa. Adicionalmente, resultados obtidos a partir da espectrofotometria na região do UV-VIS indicam que esses polieletrólitos possuem a capacidade de remover íons cúpricos em solução aquosa. / The oleic acid (OA), principal fatty acid of the olive and canola oils, is used in this research for the production of different polymeric materials. The oleic acid was firstly esterified with methanol originating the methyl oleate (MO). The unsaturation bond in the OA and MO was epoxidized with perfomic acid generated in situ. The epoxides of the oleic acid (EOA) and methyl oleate (EMO) were polymerized with cis-1,2-cyclohexanedicarboxilic anhydride (CH) as cure agent and triethylamine (TEA) as initiator. In some reactions a small amount of 1,4- butanediol diglycidil ether (BDGE) was added. The chemical structure of the epoxide intermediates and the polymers was analyzed by using nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy, which indicate the formation of oligoesters and polyesters for reactions involving the polymerization of epoxidized oleic acid and epoxidized methyl oleate. The thermal and electric behavior of the polymeric materials was investigated by differential scanning calorimetry, thermogravimetric analyses and electric impedance spectroscopy. The properties in solution of these materials were determined using light scattering techniques. The results indicate that the polymers produced are good electrical insulators and thermally stable at temperatures below 200°C. Light scattering technique reveals randon coil conformation behavior and relatively small dimensions. Polyelectrolytes (PE) have been developed from saponification reactions of the polymers. These materials are spherical aggregates such as micelles in aqueous solution. Additionally, results obtained from UV-VIS spectrophotometry indicate that these materials have capacity to remove cupric ions in aqueous solution.

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O presente trabalho apresenta um estudo sistemático para obter um filme polimérico a partir da eletrooxidação e eletrorredução do furfural. O filme foi crescido sobre a superfície do eletrodo usando-se três técnicas eletroquímicas: voltametria cíclica (VC); a cronoamperometria e a cronopotenciometria. Estas técnicas foram usadas em ambos os processos. Inicialmente foi testada a eletrooxidação e polimerização do furfural sobre o eletrodo de platina brilhante em solução aquosa de ácido sulfúrico 0,50 mol L-1. A influência de algumas variáveis como a concentração de furfural e o tempo de polarização foram estudadas. Os resultados confirmam a formação de um filme fino sobre a superfície do eletrodo, entretanto com uma aderência ruim. Este efeito foi atribuído à solubilidade do filme em meio aquoso. Devido a isto, realizou-se experimentos em meio não aquoso, usando acetonitrila como solvente. O eletrodo de trabalho usado neste caso foi a platina platinizada, este foi usado com o objetivo de se aumentar a superfície ativa do eletrodo e o eletrólito suporte usado foi o cloreto de tetrametilamônio 0,1 mol L-1. Neste caso a polarização anódica foi realizada pelas três técnicas com objetivo de melhorar a aderência do filme sobre a superfície do eletrodo. Entretanto a qualidade do filme diminui com o aumento da concentração de água presente no meio. Uma nova estratégia foi adotada, entretanto, envolvendo a formação de um filme por eletrorredução do furfural, sobre a superfície do eletrodo de platina, em acetonitrila e cloreto de lítio como eletrólito suporte. Os resultados confirmam um filme polimérico poroso e espesso, sobre a superfície do eletrodo usando as técnicas eletroquímicas. A aderência deste filme foi melhor se comparada com a do filme obtido anteriormente. O filme foi caracterizado por medidas eletroquímicas, por Ressonância Magnética Nuclear, por espectroscopia de Ultra-violeta, por espectroscopia de Infra-vermelho, Cromatografia de permeação em gel e, por DSC. Os dados obtidos permitiram estabelecer uma proposta de mecanismo que inclui a presença da acetonitrila na formação do filme polimérico obtido sobre a superfície do eletrodo de platina.

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito do grupo hidrocarboneto do doador de elétrons externo (DE), do tipo alcoxisilano, no desempenho do catalisador MgCl2.TiCl4.DI-AlEt3/DE na polimerização de propeno. Os DE testados apresentam estrutura genérica do tipo R2Si(OMe)2 e os mesmos foram avaliados com um catalisador comercial do tipo MgCl2.TiCl4.DI na polimerização de propeno em escala de laboratório. Foram empregados quatro doadores de elétrons externos, sendo um usualmente utilizado em processos industriais, o Ciclohexilmetildimetoxisilano (CHMDS). O Diciclopentildimetoxisilano (DCPDS) foi escolhido pela sua alta atividade catalítica e controle da estereoespecificidade, o 3,3,3-trifluorpropilmetildimetoxisilano (FPMDS) pela elevada sensibilidade ao hidrogênio. O quarto DE utilizado foi o Di-n-propildimetoxisilano (DPDS), sendo o mesmo escolhido pela sua elevada atividade catalítica. Os grupos hidrocarbonetos diciclopentil conferiram ao DCPDS o envenenamento seletivo dos sítios catalíticos bem como boa afinidade com o catalisador em estudo. O DCPDS propiciou elevada atividade catalítica, sendo esta em torno de 43 kg PP/g cat.2 h, bem como boa estereoespecificidade, tornando possível a produção de polipropileno com teor de solúveis em xileno da ordem de 1,7 %. O grupo hidrocarboneto 3,3,3-trifluorpropil, presente no FPMDS demonstrou favorecer a ação do hidrogênio, possibilitando a produção de polipropileno com taxa de fluidez superior em duas vezes a dos polímeros obtidos com o uso do CHMDS sob as mesmas condições de polimerização. O DPDS apresentou atividade catalítica similar a do CHMDS, ou seja de 32 kg PP/g cat.2 h, com a desvantagem de apresentar baixo controle da estereoregularidade do catalisador, indicando que os grupos hidrocarbonetos lineares n-propil presentes no DPDS não conferem boa performance a este DE Desta forma, os testes realizados ratificam as informações constantes na literatura para o DCPDS e o FPMDS, ou seja, apresentam determinadas peculiaridades e, quando estas forem requeridas, estes DE devem ser empregados em substituição ao CHMDS. Cabe salientar que o mesmo não ocorreu para o DPDS, porém, neste caso, verificou-se recentemente junto ao fornecedor deste produto que o mesmo foi produzido apenas em escala experimental devido ao seu mau desempenho. No pré-contato entre o catalisador e o cocatalisador, verificou-se que é preferível o emprego de baixas temperaturas (5°C) e pequenos tempos de pré-contato (5 min) entre ambos. Testes realizados indicaram que ao passar de 5 para 10 °C ocorre uma queda da atividade e da estereoespecificidade do catalisador. Para temperaturas de pré-contato da ordem de 10 a 35°C praticamente não houve variação da atividade catalítica, porém, observa-se uma diminuição da estereoregularidade do polipropileno. Intervalos de tempo na faixa de 15 a 120 min ocasionam uma pequena queda na atividade catalítica e os valores de taxa de fluidez deslocam-se para valores superiores. A adição de pequenas quantidades de hidrogênio possibilitou um aumento significativo da atividade catalítica. Neste caso, quando esta foi elevada de 0,004 para 0,014 % em massa (C3H6/H2) houve um acréscimo de 250 % na atividade do sistema catalítico empregado (MgCl2.TiCl4.DIBP- TEA/FPMDS).

Reações de polimerização em reatores fase gás é o processo mais utilizado atualmente na produção de poliolefinas. Entretanto, existe grande dificuldade de reproduzir um reator em fase gás em escala laboratorial, devido à presença de uma fase sólida e uma fase gasosa em ausência de solvente, a agitação e remoção de calor. O presente trabalho visa uma melhor compreensão dos processos de copolimerização de eteno e buteno, com catalisadores Ziegler-Natta em reatores fase gás e fase líquida a fim de aplicar os resultados obtidos em um reator fase líquida de laboratório em um reator fase gás industrial. A possibilidade de aplicação destes resultados é estudada através da modelagem matemática fenomenológica dos processos. O processo estudado é a copolimerização de eteno e buteno com catalisadores Ziegler-Natta para produção de polietileno linear de baixa densidade em reatores tipo Spherilene. Após ajuste dos modelos para o reator fase líquida e o reator fase gás, efetuaram-se análises de sensibilidade paramétrica para verificar o comportamento das variáveis de saída. A metodologia utilizada para determinação dos critérios de comparação dos dois modelos foi estabelecer um planejamento experimental no processo fase gás, baseado na análise de sensibilidade, utilizando-se as variáveis de saída desse modelo para se obter as condições de operação do reator fase líquida. Essas condições foram relacionadas com as propriedades finais do polímero do reator em fase gás através da temperatura e relações de C4/C2 e H2/C2. A metodologia apresentada permite avaliar as condições adequadas para operar o reator laboratorial em fase líquida e obter dados que podem ser utilizados no estudo do reator fase gás. Os valores obtidos para as constantes cinéticas estão diretamente ligados ao tipo de processo utilizado, utilização ou não de solvente, remoção de calor e outros critérios que diferenciam o processo em fase líquida do processo em fase gás. Logo, aplicando os fatores de correção às constantes cinéticas obtém-se, no reator em fase líquida, um polímero com propriedades finais muito semelhantes ao produto obtido no reator em fase gás de leito fluidizado, considerando as diferenças de processo. / Polymerizations reactions in gas-phase reactors are the utmost process used nowadays for the production of polyolefin. However, it is very difficult to reproduce a gas-phase reactor in a laboratorial scale, due to the presence of solid and gas phases and absence of diluents, the mixing and heat removal. The present work seeks a better understanding of the copolymerization processes of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst in phase-gas and liquid-phase reactors in order to apply the results obtained in a liquid-phase laboratory reactor in a gas-phase industrial reactor. The possibility of application of these results is studied through the phenomenological mathematical modeling of the processes. The polymerization process studied is the copolymerization of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst for the production of low density linear polyethylene in a Spherilene reactor. After adjustment in the liquid and gas-phase model, parametric sensitivity analysis were made to evaluate the behavior of the output variables. The methodology used to determinate the comparison criteria was established by experimental design in the gas-phase model, based on the sensitivity analysis results. The output variables of the gas-phase model were used in order to obtain the operating conditions of the liquid-phase reactor. These operating conditions were linked to the final polymer properties through variables such as temperature, C4/C2 and H2/C2 ratios. The presented methodology allows the evaluation of the operating conditions of the laboratory-scale liquid-phase reactor and the collection of data to be used in gas-phase reactors studies. The value obtained to the kinetic constants is directly connected to the kind of process used, presence or absence of diluents, heat removal and other criteria that differentiate both processes. Therefore, the application of correcting factors to the kinetic constants produce, in the laboratory-scale liquid-phase reactor, polymers with final properties very similar to the polymer obtained in the industrial gas-phase reactor, considering all the differences in the process.

O ácido oleico (AO), principal ácido graxo dos óleos de oliva e canola, foi utilizado como substrato para a síntese de materiais poliméricos. Nesse sentido o ácido oleico foi esterificado com metanol originando o oleato de metila (OM). As ligações insaturadas do AO e OM foram epoxidadas usando ácido perfórmico gerado in situ. Esses materiais intermediários foram modificados por reações de polimerização. Para isso, o ácido oleico epoxidado (AOE) e o oleato de metila epoxidado (OME) foram polimerizados com o anidrido cis-1,2- ciclohexanodicarboxílico (CH) como agente de cura e trietilamina (TEA) como iniciador da reação. Em algumas reações uma pequena quantidade da resina tetrafuncional 1,4- butanodildiglicidil éter (BDGE) foi adicionada. A estrutura química dos materiais produzidos em cada etapa de reação foi elucidada através das técnicas de ressonância nuclear magnética e espectroscopia de infravermelho. As observações feitas a partir dos espectros de infravermelho e ressonância nuclear magnética de 1H e 13C indicam a formação de oligoésteres ou poliésteres para as reações de polimerização envolvendo o ácido oleico epoxidado ou oleato de metila epoxidado. O comportamento térmico e elétrico dos materiais poliméricos produzidos foi investigado através das técnicas de calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e espectroscopia de impedância elétrica. As propriedades em solução desses materiais foram determinadas através das técnicas de espalhamento de luz. Os resultados obtidos indicam que os polímeros produzidos são termicamente estáveis em temperaturas inferiores a 200°C, além de serem bons isolantes elétricos. De acordo com o espalhamento de luz apresentam dimensões relativamente pequenas e conformação de novelo aleatório em acetona. Polieletrólitos foram desenvolvidos a partir de reações de saponificação de um dos polímeros produzidos. Esses materiais formam agregados esféricos, tais como micelas, em solução aquosa. Adicionalmente, resultados obtidos a partir da espectrofotometria na região do UV-VIS indicam que esses polieletrólitos possuem a capacidade de remover íons cúpricos em solução aquosa. / The oleic acid (OA), principal fatty acid of the olive and canola oils, is used in this research for the production of different polymeric materials. The oleic acid was firstly esterified with methanol originating the methyl oleate (MO). The unsaturation bond in the OA and MO was epoxidized with perfomic acid generated in situ. The epoxides of the oleic acid (EOA) and methyl oleate (EMO) were polymerized with cis-1,2-cyclohexanedicarboxilic anhydride (CH) as cure agent and triethylamine (TEA) as initiator. In some reactions a small amount of 1,4- butanediol diglycidil ether (BDGE) was added. The chemical structure of the epoxide intermediates and the polymers was analyzed by using nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy, which indicate the formation of oligoesters and polyesters for reactions involving the polymerization of epoxidized oleic acid and epoxidized methyl oleate. The thermal and electric behavior of the polymeric materials was investigated by differential scanning calorimetry, thermogravimetric analyses and electric impedance spectroscopy. The properties in solution of these materials were determined using light scattering techniques. The results indicate that the polymers produced are good electrical insulators and thermally stable at temperatures below 200°C. Light scattering technique reveals randon coil conformation behavior and relatively small dimensions. Polyelectrolytes (PE) have been developed from saponification reactions of the polymers. These materials are spherical aggregates such as micelles in aqueous solution. Additionally, results obtained from UV-VIS spectrophotometry indicate that these materials have capacity to remove cupric ions in aqueous solution.

Neste trabalho foi estudada a síntese de nanocompósitos de polietileno com crisotila original ou modificada. A crisotila foi tratada por três métodos distintos: Método A – aquecimento a 800 °C; Método B – lixiviação pela adição de ácido clorídrico 3 mol/L; Método C – lixiviação com ácido clorídrico 0,1 mol/L. As crisotilas foram caracterizadas por MEV-EDS, MET, DRX e DRIFTS. Após o tratamento térmico da crisotila a 800 °C, sua estrutura tornou-se totalmente disforme e aglomerada. Isto é justificado pela perda dos grupos OH de sua superfície. No método B, ocorreu à eliminação da camada de brucita pelo lixiviamento ácido, transformando a crisotila em uma sílica amorfa. No método C, observou-se uma estrutura de nanotubos similar ao da crisotila pura, indicando poucas alterações após o tratamento com ácido diluído. Os nanocompósitos sintetizados via polimerização in situ foram obtidos em todos os métodos estudados. Estas polimerizações apresentaram boas atividades catalíticas e as temperaturas de degradação dos nanocompósitos foram próximas ou superiores ao do polietileno puro. As imagens de MEV mostraram que os polímeros sintetizados ficaram mais fibrosos com a adição de crisotila. Através das micrografias de MET observou-se uma boa dispersão da nanocarga na matriz polimérica em nanocompósitos obtidos por uso de catalisador suportado. / In this work was studied the synthesis of polyethylene/chrysotile nanocomposites obtained with neat or modified chrysotile. The chrysotile was treated by three different methods: Method A - heating till 800 ° C; Method B – treated with hydrochloric acid 3 mol/L; Method C - treated with hydrochloric acid 0.1 mol/L. The treated chrysotiles were characterized by SEM-EDS, TEM, XRD and DRIFTS. The thermal treatment of the chrysotile at 800 °C, produced a shapeless and aggregated material obtained by the loss of OH groups. In method B, the brucite layer was removed by the concentrated acid, transforming chrysotile into amorphous silica. In the method C, verified a structure similar to the nanotubes of neat chrysotile, indicating little change after less concentrated acid treatment. The nanocomposites synthesized via in situ polymerization were obtained in all methods. These polymerizations showed good catalytic activities and the nanocomposites obtained higher degradation temperature than pure polyethylene. SEM images showed that the polymers became more fibrous with the addition of chrysotile. By the TEM micrographs it was observed a good dispersion of nanoparticles in the polymer matrix in nanocomposites by using supported catalyst.

Filmes de polianilina (PAni) puros não apresentam propriedades mecânicas satisfatórias quando depositados sobre metais e mergulhados em soluções aquosas. Propriedades mecânicas melhoradas podem ser obtidas adicionando um plastificante ao polímero. Neste caso foi utilizado o dodecilfenol (DDPh) e as condições mais adequadas de adição do DDPh a PAni previamente solubilizada em N-metilpirrolidinona (NMP) foram determinadas a partir da avaliação das propriedades dos filmes depositados sobre eletrodos metálicos de aço carbono. As melhores condições foram: adição de 5% de DDPh á PAni seguido de aquecimento sob vácuo a 200o C durante uma hora. A PAni sintetizada quimicamente foi utilizada nas condições dedopada e dopada com 5% de ácido para-toluenosulfônico (TSA). Também foi preparada uma mistura de PAni com poli(orto-metóxianilina) (POMA) em diversas proporções e igualmente dedopadas e dopadas com 5% de TSA. Os filmes obtidos nestas condições foram analisados por técnicas variadas (espectroscopia infravermelho, Raman e de massa), testados por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e medida do potencial de corrosão ao longo do tempo) e ensaios acelerados de corrosão (névoa salina e câmara úmida) O melhor desempenho como filme protetor contra a corrosão foi apresentado pela PAni plastificada com 5% de DDPh e dopada com 5% de TSA. No ensaio de potencial de corrosão contra o tempo, este filme foi capaz de manter o potencial do sistema PAni-DDPh-TSA / aço carbono durante sete dias num valor positivo. Filmes da mistura PAni-POMA plastificados e dopados com TSA também atuaram conforme um mecanismo do mesmo tipo, porém por um período de tempo inferior, demonstrando a influência da POMA nas propriedades da PAni. Os ensaios acelerados de corrosão mostraram que os filmes de PAni plastificados com 5% de DDPh e dopados com 5% de TSA são muito superiores na proteção contra a corrosão do aço quando comparados ao filme de PAni pura. No ensaio de névoa salina o aço revestido pelo filme de PAni plastificado com 5% de DDPh e dopado com 5% de TSA, não apresentou corrosão por um período de sete dias.

A modelagem matemática é uma ferramenta que apresenta diversas vantagens no estudo de processos industriais como, por exemplo, entender e desenvolver tecnologias, avaliar o impacto de variáveis nas propriedades do produto, estudos de redução de custos de produção e de impacto ambiental. O objetivo deste trabalho é desenvolver e validar um modelo matemático para um reator de bancada de polimerização em lama de eteno, enfatizando o desenvolvimento do modelo cinético. O modelo do reator contemplou: 1) modelo de troca térmica; 2) modelo termodinâmico; 3) modelo de transferência de massa gás-líquido e 4)modelo cinético. Para uma melhor predição do modelo foi realizada a estimação de alguns dos seus parâmetros conforme uma metodologia que compreendeu a análise de sensibilidade paramétrica e das variáveis de entrada do modelo e os efeitos de um planejamento de experimentos para a geração dos dados experimentais. A metodologia utilizada mostrou-se eficiente na avaliação do modelo quanto as suas características de predição, ajudando na identificação de possíveis falhas e evidenciando as vantagens de uma adequada metodologia experimental. Uma etapa determinante para o processo de estimação dos parâmetros é a escolha dos dados de saída a utilizar para a estimativa de determinado parâmetro. A modelagem do reator experimental mostrou-se satisfatória em todos os aspectos do processo (troca térmica, cinética, termodinâmica e transferência de massa), pois o modelo prediz com precisão as características encontradas nos experimentos. Assim, este pode ser utilizado para avaliar o mecanismo reacional envolvido de forma a aproximar-se das reais características do processo.

Nesse trabalho, é proposto um modelo fenomenológico para a polimerização de estireno em solução, validado com dados de uma planta industrial. Um modelo matemático para a polimerização do estireno via radicais livres é desenvolvido para predizer o comportamento estacionário e dinâmico do processo contínuo de produção de poliestireno. O modelo inclui a cinética de polimerização, em dois reatores CSTR auto-refrigerados em série, o equilíbrio líquido-vapor na seção de reação e as propriedades do produto final. Os resultados obtidos através do modelo desenvolvido são utilizados para determinar quais são os efeitos da composição de alimentação, temperatura e concentração do iniciador na conversão do monômero, massas molares, polidispersão, formação de dímeros e trímeros, densidade, viscosidade, índice de fluidez, propriedades térmicas e tensão de ruptura. Para o equilíbrio líquido-vapor, um modelo termodinâmico também foi desenvolvido para reatores auto-refrigerados, que usam o calor de evaporação para remover o calor gerado por reações químicas fortemente exotérmicas, e modelado através de uma equação cúbica de estado e uma regra de mistura aplicada ao equilíbrio líquido-vapor a baixas pressões para soluções poliméricas através do emprego de um único parâmetro de interação. O modelo desenvolvido pode ser utilizado para avaliação de estruturas de controle, simulação e otimização do processo de polimerização do estireno.