Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308280.pdf: 1174456 bytes, checksum: 0e1de2cf4b2279477978f931ec78b88b (MD5) / O poliestireno expansível (EPS) é amplamente utilizado em diferentes áreas da engenharia, pois se trata de uma das matérias primas mais importantes, sendo utilizado em diversas aplicações. Contudo, o EPS apresenta alguns inconvenientes quanto a sua aplicação em altas temperaturas. Quando exposto a uma fonte de calor o material polimérico se decompõe formando produtos voláteis combustíveis, tornando o EPS um material facilmente inflamável. Esta elevada flamabilidade impulsiona o constante estudo em relação à retardância à chama do EPS. Durante muito tempo os compostos retardantes à chama contendo halogenados em sua formulação têm sido incorporados como aditivos em diferentes classes de materiais poliméricos e apresentam uma boa eficiência. Atualmente a indústria de plástico vem sendo pressionada por organizações ambientais e sanitárias, as quais são contra o uso de compostos contendo halogenados como retardantes à chama. A combustão de retardantes à chama halogenados resulta na formação de fumaça com diversas espécies prejudiciais à saúde. Na busca de um composto retardante à chama seguro ao meio ambiente, vem sendo desenvolvidos diversos estudos com diferentes tipos de compostos livres de halogenados. Neste trabalho foram empregados em um estudo inicial cinco tipos de retardantes à chama. Foram realizados ensaios e caracterizações dos produtos obtidos entre o poliestireno e os retardantes à chama com objetivo de verificar a eficiência dos compostos. Após esta classificação prévia dos compostos quanto a sua eficiência, o trifenilfosfato (TFF) foi considerado o mais eficiente. O TFF foi então utilizado na segunda parte do trabalho, onde mais um composto retardante à chama, o enxofre, foi adicionado ao poliestireno. Sabe-se que estes dois compostos, quando utilizados juntos no poliestireno apresentam boa retardância à chama; estudos demonstram que essa eficiência pode ser tão boa quanto a eficiência apresentada pelo hexabromociclododecano. O bom desempenho se dá através da sinergia que existe entre os compostos, onde cada molécula atua por meio de mecanismos complementares. A técnica mais utilizada atualmente para adicionar retardantes à chama ao poliestireno consiste da mistura física dos compostos, formando blendas de polímero e retardantes à chama. Este trabalho propõe uma nova metodologia de adição, onde um dos retardantes à chama será agregados ao polímero in situ, ou seja, durante a polimerização e o outro logo após o término da reação, com o material polimérico ainda dentro do reator. A polimerização em suspensão é muito utilizada pela indústria no preparo do EPS. A elaboração de uma nova metodologia de adição de compostos retardantes à chama, sendo estes retardantes livres de halogenados pode ocasionar em uma melhora do processo utilizado atualmente pela indústria, resultando em um produto em conformidade com as novas regulamentações sanitárias e ambientais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Partículas poliméricas com morfologia complexa, como a do tipo casca-núcleo (core-shell, em inglês), oferecem vantagens sobre partículas convencionais como a modificação da superfície das partículas e o melhoramento de propriedades como a resistência mecânica, fato que justifica o aumento do número de estudos nessa área. Na presente Tese de Doutoramento, a síntese de partículas em sistemas de polimerização em suspensão semeada é apresentada como uma alternativa para a obtenção de partículas expansíveis com morfologia do tipo casca-núcleo, utilizando partículas de poliestireno como sementes e metacrilato de metila (MMA) como formador da casca. De forma a compreender melhor os fenômenos envolvidos na polimerização do MMA, foi estudada a polimerização em suspensão desse monômero e a posterior expansão das partículas de poli(metacrilato de metila) (PMMA). Em relação à síntese do PMMA em suspensão, os resultados demonstraram a necessidade de um método efetivo para evitar a inibição da reação pelo oxigênio, como o uso de ácido ascórbico ou a injeção de nitrogênio no meio reacional. A distribuição de tamanho de partículas final se mostrou sensível à taxa de agitação, à concentração e ao tempo de adição do estabilizante. A expansão das partículas de PMMA puro indicou que a morfologia e a massa específica dependem da temperatura e do tempo de expansão. Em relação à síntese das partículas casca-núcleo, a morfologia se mostrou dependente da forma de alimentação do monômero-casca e da concentração de iniciador. Maiores tempos de inchamento permitiram a maior entrada de MMA nas sementes, aumentando assim a espessura da casca e a quantidade de PMMA formado sobre elas. A diminuição da concentração de iniciador levou ao aumento no tamanho dos domínios de PMMA. Os resultados sugeriram que a interação entre a transferência de massa de monômero e iniciador para o interior das sementes e a cinética de polimerização é determinante na formação da casca. A formação de partículas secundárias nanométricas também foi investigada e os resultados sugeriram que os mecanismos de nucleação homogênea e de estabilização/polimerização das gotas de monômero estão envolvidos na sua formação. Após a expansão, a morfologia casca-núcleo foi mantida para a maioria das condições utilizadas, com células de tamanhos distintos no núcleo e na periferia da partícula. As partículas expandidas resistiram à dissolução quando imersas em um solvente do poliestireno, demonstrando que a resistência química foi aumentada mesmo com a adição de pequenas proporções de PMMA. / In the last decades, open literature has registered an increase in the number of studies on polymeric particles with core-shell or other types of complex morphology, because these particles present remarkable advantages over conventional ones such as the modification of surface properties and the improvement of mechanical resistance. In this thesis, the synthesis of particles by seeded suspension polymerization is presented as a feasible alternative to obtain expandable core-shell particles. Polystyrene particles and methyl methacrylate (MMA) were used as seeds and shell monomer, respectively. As an attempt to better understand the phenomena involved in MMA polymerization, studies on the conventional suspension polymerization and the synthesis of expandable PMMA particles were accomplished. Results showed that a methodology to efficiently avoid the inhibition by atmospheric oxygen must be implemented, such as the use of ascorbic acid or the injection of gaseous nitrogen in the reaction medium. It was demonstrated that the stirring rate, the stabilizer concentration and the way it was fed in the reactor can be used to manipulate the final particle size distribution. The morphology and the final specific weight of the expanded PMMA particles were both dependent of the temperature and the heating time during the expansion process. In the study on the core-shell synthesis, particle morphology demonstrated to be highly dependent on the way shell monomer was fed in the reactor as well on the initiator concentration. The increase in swelling time increased the time allowed to monomer and initiator to migrate into the seeds, leading to an increase in shell thickness and in the fraction of PMMA formed in the core-shell particles. PMMA clusters size increased with decreasing initiator concentration. Results also suggested that shell formation is determined by the interplay between polymerization kinetics and mass transfer of monomer/initiator to the seeds. The formation of secondary nanometric PMMA particles was also investigated by the use of monomers and initiators with distinct water solubility degrees and results indicated that homogeneous nucleation and monomer droplets polymerization are mechanisms involved in secondary particles formation. After the expansion, the particles presented a core-shell morphology with different cell sizes on the center and on their outer region. They were immersed in a polystyrene solvent and resisted without being totally dissolved, showing that the chemical resistance was improved even when small fractions of PMMA were present as a shell in the particles.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2018-09-28T17:49:14Z No. of bitstreams: 1 COSME TADEU LIMA LUZ M.pdf: 3993107 bytes, checksum: 911584b09ecdfd6239265f3c327b09b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T17:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 COSME TADEU LIMA LUZ M.pdf: 3993107 bytes, checksum: 911584b09ecdfd6239265f3c327b09b0 (MD5) Previous issue date: 1991-08 / Estudou-se a influência do h-heptano (n C7) e do dietilftalato, utilizados como diluentes, na formação da estrutura interna do copolímero sintetizado a base de 2-vinil-piridina e divinilbenzeno.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T13:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274578.pdf: 914888 bytes, checksum: 8df2fd55baa57d28f483bdc966d81799 (MD5) / A possibilidade de se utilizar sensores virtuais para predição e monitoramento de algumas variáveis físico-químicas, são interessantes quando se tratam de sistemas heterogêneos de polimerização, como nas reações de polimerização em emulsão e suspensão. Apesar de existirem alguns equipamentos e técnicas bem estabelecidas para tais medidas offline e on-line, o tempo de resposta é elevado para fins de controle de processos. Em outros casos, quando são utilizados sensores físicos in situ, estes podem influenciar nas condições operacionais ou então estarem sujeitos à formação de aglomerados em sua superfície resultando na degradação e confiabilidade da medida. Como exemplo típico, pode ser citado a aplicação de medidas de espectroscopia na região de infravermelho próximo (NIRS) em reações de polimerização em suspensão, em que as medidas iniciais são confiáveis devido à baixa viscosidade do meio reacional. Entretanto, a medida que o efeito gel se torna pronunciado, ocorre a formação de aglomerados na sonda o que pode degradar o sinal medido. Diante de tais dificuldades, associados ainda ao elevado custo na instalação, manutenção e operação da instrumentação, o uso de sensores virtuais têm se difundido na área de processos de polimerização. Neste trabalho foi desenvolvido um sensor virtual empregando técnicas baseadas em redes neurais artificiais (RNAs). O modelo gerado através de RNAs têm a vantagem de serem computacionalmente eficientes, de fácil construção e implementação e ainda capazes de incorporar as variações do processo que não são possíveis de serem incorporados num modelo fenomenológico convencional. As RNAs foram treinadas com um conjunto de dados obtidos de uma unidade industrial de produção de poliestireno expansível em ciclos de batelada. As variáveis de entradas selecionadas foram: as temperaturas do reator, as temperaturas da camisa do reator e as pressões ao longo do ciclo da reação, e as variáveis de saída foram: o teor de pentano, o monômero residual, a massa molar média viscosimétrica, e as frações granulométricas no final de cada. A RNA com o algoritmo de treinamento Levenberg-Marquardt mostrou-se mais eficientes que Backpropagation padrão, pois apresentou um erro quadrático médio menor, além de precisar de menos épocas da etapa de treinamento, Porém, apresentou-se com uma boa capacidade de generalização para o novo conjunto de dados na etapa de validação. Desta forma, conclui-se que os resultados foram satisfatórios. O sensor virtual conseguiu bons resultados na predição das variáveis de interesse no final de cada reação através da utilização das variáveis secundarias do processo. / The possibility of using soft-sensors for monitoring and prediction of physico-chemical variables, are useful when dealing with heterogeneous polymerization systems, such as emulsion and suspension polymerization reactions. Although, there are some techniques and equipment well stablished for such off-line and on-line measures, the response time is high for purposes of processes control. In other cases, where physical sensors are used "in situ", it can influenced on the operating conditions or be subject to the formation of agglomerates on the surface resulting in the degradation and reliability of the measures. As a typical example, may be mentioned the application of near infrared spectroscopy (NIRS) in polymerization reactions, where the initial measures are reliable due to low viscosity of the reaction medium. However, as the gel effect becomes pronounced, occurs the formation of agglomerates in the probe which can degrade the signal measured. Faced with such difficulties, even the high cost involved in installation, maintenance and operation of the instrumentation, the use of virtual sensors have been widely used in the polymerization reaction process. In this work was developed a softsensor employing techniques based on artificial neural networks (ANNs). The model generated by an ANNs have the advantage of being computationally efficient, easy construction and implementation and also be able to incorporate the changes of the process that are not possible to be incorporated into a conventional phenomenological model. The ANNs were trained with a dataset obtained from a plant for the production of expandable polystyrene in batch cycles. The input variables selected were: temperatures of the reactor, temperatures of the jacket and the reactor pressures during the reaction cycle, and the output variables were the percentage of pentane, residual monomer, average molar mass and the size fractions in the final of each reaction. The ANN with the evenberg-Marquardt algorithm was more efficient than the standard backpropagation algorithm; the Levenberg-Marquardt algorithm presented a lower mean square error, and need less time in the training step, however, showed a better generalization for the new dataset presented at the validation step. At this time, it is concluded that the results were satisfactory. The virtual sensor has good results predicting the variables of interest at the end of each reaction using secondary variables of the process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290259.pdf: 1641707 bytes, checksum: a31fb9e96a9b1395e79bad5263846a81 (MD5) / O poliestireno (PS) é um polímero utilizado em diversos segmentos industriais, pois apresenta fácil processabilidade e baixo custo quando comparado a outros materiais. Entretanto, o PS possui baixa resistência a solventes orgânicos, o que prejudi-ca sua aplicação em algumas áreas. Dessa forma, uma metodo-logia bastante empregada é a síntese de um copolímero, forma-do por dois ou mais monômeros, para obter produtos com carac-terísticas que com apenas um monômero não é possível. Neste trabalho, foram realizadas reações de copolimeriza-ção por meio da polimerização em suspensão onde utilizou-se os monômeros estireno e metacrilato de metila (MMA) tendo o esti-reno em maior porcentagem em relação ao MMA, e formou-se o poli(estireno-co-metacrilato de metila) - STMMA. O MMA foi sele-cionado por ser um monômero que resulta em uma configuração polimérica com maior resistência química que o PS puro. Foram feitos testes utilizando diferentes tipos de iniciadores, massa mo-lar, onde se obteve um valor de 191.000 Daltons, e ainda os es-tudos de conversão obtiveram resultados acima de 99%. A copo-limerização foi comprovada pela realização de espectroscopia de infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear de Hidro-gênio (RMN1H) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). O Peróxido de 2,5-Dimetil-2,5-Di(2-Etilhexanoil) Hexano (L256®) foi o iniciador considerado mais eficaz, levando em consideração o tempo reacional, custo do material e obtenção do produto dentro das características desejadas, sendo que o mesmo foi utilizado na posterior etapa do trabalho. A segunda etapa consistiu no aumento na escala da reação e incorporação de n-pentano como agente expansivo. Os resultados obtidos mostraram que o po-li(estireno-co-metacrilato de metila) expansível (STMMA) apre-senta maior resistência ao ataque químico, onde, pode-se usar como exemplo o ciclohexano que dissolveu o poliestireno expan-sível comercial (EPS) em 8min 05s, já para o copolímero, após 48 horas, 12,35% do material havia sido dissolvido, e mostrou que a técnica empregada foi eficiente na obtenção do produto desejado. / Expandable polystyrene (EPS) is nowadays used in a large variety of industrial segment. EPS offers an easy processability and low cost when compared with other materials. However, EPS presents a low chemical resistance when exposed to organic solvents. This characteristic harms its application in some areas. To avoid this inconvenience a methodology of copolymer synthe-sis was used. A copolymer, formed by two or more monomers, is produced to get a compound with characteristics that are not ob-tained with just one of monomers. In this study, reactions of copolymerization through of the polymerization in suspension had been carried out using mono-mers of styrene and methyl methacrylate (MMA). Styrene was present in major quantity in relation to the MMA, forming poly(styrene-co-methyl methacrylate) - STMMA. The MMA was selected because provides more chemical resistant polymeric configuration than the pure PS. Studies about type of initiator, molar mass, where he obtained a value of 191,000 Daltons, and even conversion studies have results above 99%. The copolyme-rization was proven by the accomplishment of infrared spectros-copy (FTIR-IR) and Nuclear Magnetic Resonance of Hydrogen (NMR1H), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermo-gravimetric Analysis (TGA). The 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane (L256®) was considered the most efficient initiator for this polymerization system, observing the reaction duration cycle, cost of the material and obtention of the product into desired characteristics. This initiator was applied again in the posterior stage of the work when a scale up of reac-tion was made and another compound, n-pentane, was added to the system as an expansion agent. Results had shown that poly(styrene-co-methyl methacrylate) expandable (ESTMMA) presents a greater resistance to the chemical attack by organic solvents, where, you can use as an example the cyclohexane that dissolved the commercial expandable polystyrene (EPS) in 8 min 05s, already for copolymer, after 48 hours, 12.35% of the material had been dissolved, showing that the employed technique was efficient in the attainment of the desired product.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225992.pdf: 665851 bytes, checksum: de89fb0caa290ef509c68014bf439d05 (MD5) / Para a polimerização em suspensão, o conhecimento das condições de mistura no reator é um fator crítico, pois a distribuição de tamanhos das partículas (DTP) produzidas em suspensão está diretamente relacionada à fluidodinâmica no reator. Segundo Vivaldo-Lima et al. (1997), a mais importante tarefa na operação prática de polimerização em suspensão é o controle da DTP final, particularmente nos casos de poliestireno expansível (EPS), onde as próprias partículas produzidas ao longo do processo são o produto final. Portanto, o estudo da influência da geometria do reator e das condições de mistura durante a polimerização em suspensão em condições de operação similares a utilizada na indústria sobre a DTP é extremamente relevante para um melhor controle sobre o processo. Há poucas referências na literatura sobre a modelagem da evolução da DTP em tal sistema de polimerização, bem como estudos experimentais sistemáticos que correlacionem as variáveis de operação com a distribuição de tamanhos de partículas (DTP) de uma polimerização em suspensão, especialmente sob condições próximas às industriais com alto "holdup" (fração volumétrica de monômero em relação ao volume total do meio reacional). Neste trabalho foi realizado um estudo experimental sobre o efeito das variáveis operacionais, velocidade de agitação, posição do impelidor e a razão do volume de monômero/volume do meio reacional ("holdup") sobre a Distribuição de Tamanhos de Partícula (DTP) final obtida pela polimerização de estireno em suspensão. Os dados experimentais mostraram que o "holdup" apresenta um efeito significativo sobre a DTP e que a diminuição deste, leva a obtenção de tamanhos de partículas maiores. A velocidade de agitação e a altura do impelidor em relação ao fundo do reator não apresentam efeitos tão significativos. Porém, ao aumentar estas duas variáveis há uma clara tendência no deslocamento da DTP para partículas menores. Através do tratamento estatístico dos dados experimentais, comprovou-se os efeitos de cada variável sobre o diâmetro médio de Sauter. Os modelos estatísticos obtidos para cada faixa de tamanho e para o diâmetro médio de Sauter também apresentaram uma boa reprodutibilidade em relação aos dados experimentais. In a suspension polymerization, the knowledge of the mixing effects in the reactor is a critical point, as the particle size distribution (PSD) produced by suspension polymerization is related to the fluid dynamics of the reactor. According to Vivaldo-Lima et al. (1997), the most important issue in the practical operation of a suspension polymerization is the control f the final PSD. This is particularly important in the case of the expandable polystyrene (EPS), where the particles produced during the suspension are the final product. Therefore, the study of the effect of the reactor geometry and mixing conditions during a suspension polymerization with similar operation conditions to those employed in industry over the PSD is extremely important to improve the process control. There are few references in the literature about the PSD modeling in such polymerization systems, as well as systematic studies that correlate operational conditions with the particle size distribution (PSD) of a suspension polymerization, especially under conditions close to those found in industry as high holdup (volume fraction of monomer related to the total volume of the reaction medium). In this work, an experimental study about the effect of operational variables (stirrer speed, impeller position, holdup) over the final Particle Size Distribution (PSD) obtained by styrene suspension polymerization is carried out. Experimental data showed a significant effect of holdup over the PSD and that the decrease of holdup led to an increase in the particle size. Stirrer speed and impeller position did not present such significant effect. Nevertheless, it was observed a tendency of the PSD toward lower sizes when increasing these two variables. The effects of each variable over the average diameter of Sauter was verified throw the statistical analysis of experimental data. The statistical models obtained for each size range and for the average diameter of Sauter also presented a good reproducibility in relation to experimental data.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2007 / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270203.pdf: 12593546 bytes, checksum: 0626ce88456ad41b5eb9f69926cf8404 (MD5) / Atualmente, a produção comercial de resinas vinílicas por meio de reações de polimerização em suspensão é realizada em processos descontínuos. Apesar das facilidades operacionais e da flexibilidade de produção que estes processos apresentam, eles possuem capacidade produtiva limitada quando comparados aos processos contínuos. Outras desvantagens inerentes aos processos descontínuos incluem a variabilidade na qualidade da resina produzida em cada batelada e o elevado tempo ocioso da planta produtiva. De uma forma geral, os processos contínuos são capazes de aumentar a capacidade produtiva de uma planta industrial, melhorar a qualidade do produto final e reduzir as perdas de processo no caso de problemas operacionais. Apesar disso, não existe relatos sobre a utilização de processos contínuos na produção industrial de resinas em suspensão. Ademais, os estudos científicos sobre o tema são escassos. Desta forma, para superar esta falta de informação, contribuir com a engenharia das reações de polimerização e suprir as necessidades atuais das indústrias do setor, o presente estudo busca investigar formas para desenvolver um reator que seja capaz de produzir continuamente resinas vinílicas em suspensão. Para atingir este objetivo, uma unidade experimental foi construída e uma análise paramétrica com o reator operando em batelada foi realizada. O reator proposto é composto por um tubo agitado instalado na posição vertical, cujo princípio de operação baseia-se na sedimentação das partículas poliméricas. Estudos de simulação também foram desenvolvidos para avaliar o comportamento fluidodinâmico da fase contínua (água) no reator proposto e, com isso, contribuir com as explicações das razões que levaram à obtenção de partículas poliméricas com determinadas propriedades morfológicas. Os resultados experimentais obtidos mostraram que o reator tubular proposto, na forma de uma torre de polimerização, mesmo que operando em regime batelada, foi capaz de fornecer partículas poliméricas em suspensão com boas características granulométricas (estreita distribuição dos tamanhos das partículas). Além disso, permitiu a constatação da ocorrência de um processo de sedimentação natural das partículas, característica esta que deverá futuramente viabilizar a operação do equipamento proposto em regime contínuo. / Nowadays, the commercial production of vinyl resins through suspension polymerization reactions are carried out in discontinuous processes. Although the operational facilities and production flexibility, batch processes have limited capacity of production when compared to continuous one. Besides, the variability of the resin quality produced in each batch and the high idler time of the production can be considered other disadvantages of batch processes. Generally, continuous processes are capable to rise the production capacity of an industrial plant, improve final product quality and minimize process wastes in case of operating problems. Despite of that, there is no information regarding the use of continuous processes in the commercial production of suspension resins. Besides, the scientific studies about this subject are not common. In this way, to overcome the lack of information regarding continuous suspension polymerization processes, contribute to the development of the polymerization reaction engineering area and supply the actual industries requirements, the present work investigates ways to develop a chemical reactor capable to continuously produce suspension vinyl resins. To achieve this aim, an experimental reactor was constructed and a parametric analysis was accomplished operating the reactor in a batch way. The proposed reactor is composed by a vertical tube installed in the vertical position. Its principle of operation is based on the sedimentation of the suspension particles. Simulation studies were also developed to evaluate the fluid dynamic behavior of the continuous phase (water) inside the proposed reactor. The obtained results were used to contribute with the explanations for the obtaining of polymeric particles with certain morphological properties. The obtained experimental results showed that the proposed tubular reactor, as a polymerization tower, even operating discontinuously, provided polymer particles with good granulometric characteristics (narrow particle size distribution). Besides, it permitted the observation of a natural sedimentation process of the particles, which is an essential characteristic to make feasible the continuous operation of the proposed reactor in further studies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262599.pdf: 1566052 bytes, checksum: 9b0dda2011d6a39a2c81e22dcedadb11 (MD5) / A polimerização em semi-suspensão é um processo realizado em duas etapas: no primeiro estágio é realizada uma pré-polimerização em massa e no segundo, a reação prossegue como uma suspensão convencional. Esse processo em relação à polimerização em suspensão convencional permite um melhor controle da distribuição do tamanho de partículas (DTP) além de produzir polímeros com baixa dispersão de tamanho. Dessa forma, no momento do estabelecimento da suspensão, quanto maior a viscosidade da mistura, maiores serão os tamanhos das gotas, pois a energia necessária para promover o quebramento e dispersão em diâmetros menores deve ser grande o suficiente para vencer as forças viscosas. Portanto, como a freqüência de agitação é mantida constante, a quantidade de energia necessária para promover o quebramento não é suprida pelo sistema. A DTP do polímero influencia diretamente na aplicação do produto final. Partículas com tamanho muito pequeno influenciam a classificação granulométrica, contaminam a atmosfera do ambiente fabril e geralmente possuem baixo valor comercial, principalmente no caso da produção de poliestireno expansível (EPS). As partículas que possuem diâmetro acima de um determinado tamanho causam problemas na transformação e nas propriedades mecânicas do produto final. Neste trabalho foram realizadas polimerizações em semi-suspensão ex situ e in situ do estireno para avaliar a influência do tempo de pré-polimerização e a concentração do agente estabilizante sobre a DTP. Paralelamente, a caracterização do polímero (determinação da conversão, massa molar e a morfologia) foi realizada visando avaliar a influência do período de pré-polimerização nas propriedades finais do material. Os resultados obtidos mostraram que a semi-suspensão possibilita estreitar a DTP e adequá-la à faixa de aplicação, sem alterar as características do polímero final. Adicionalmente, a modelagem matemática foi realizada com o objetivo de estimar o comportamento cinético da polimerização via radicais livres do estireno e descrever a DTP, sendo que mostrou boa concordância com os dados experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2007 / Made available in DSpace on 2012-10-23T05:15:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268889.pdf: 960551 bytes, checksum: aa9ab9415706108ff883393acc5f136d (MD5) / O presente trabalho teve como principal objetivo a síntese e a caracterização do compósito de poliestireno (PS)/Grafite produzido através do processo de polimerização em suspensão do estireno, visando a obtenção de um material com propriedades diferenciadas. Para que isso fosse possível, realizou-se inicialmente, a caracterização da carga (grafite) incorporada ao polímero por espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS ou ESCA), adsorção de nitrogênio, composição química (método de Boehm), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Simultaneamente, investigou-se o efeito da incorporação de diferentes percentuais de grafite sobre a cinética da reação, assim como sobre a distribuição de tamanho de partícula (DTP). Também foi analisada a influência da química superficial e do tipo de iniciador sobre a cinética da reação de polimerização. Adicionalmente, as características do produto final tais como, massa molar, estabilidade térmica, percentual de grafite incorporado também foram investigadas. Os resultados obtidos para a composição química, FTIR e XPS revelaram a presença dos grupos funcionais oxigenados na superfície da carga. Observou-se para as reações com peróxido de benzoíla (BPO) que aumento da concentração de grafite no meio reacional provocou a redução da taxa de polimerização e o deslocamento da DTP para a região de maiores diâmetros. Verificou-se ainda que a alteração da química superficial do material resultou no aumento da taxa de reação, devido à redução na concentração de grupos funcionais carboxílicos. Para as reações com iniciador bifuncional L256 nenhuma modificação na cinética da reação foi verificada. Para o sistema PS/Grafite/BPO a massa molar média ponderal ( ) ficou em torno de 130.000 g/gmol, a qual foi superior à determinada para o PS convencional, sendo que para o iniciador L256, não apresentou alteração em seu valor. Com relação, ao percentual de grafite incorporado pode-se observar uma incorporação de 63% para a reação com BPO contra 33% para a reação com L256. Paralelamente, observou-se que a adição de grafite a matriz de PS levou ao aumento da estabilidade térmica do polímero. Em relação, ao processo de polimerização em suspensão, foi possível concluir que o mesmo pode ser utilizado como rota alternativa para a obtenção do compósito de poliestireno/grafite.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:13:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323971.pdf: 1254342 bytes, checksum: 3cc8c5b41b7bdb7cfb075e1e4b5592bc (MD5) Previous issue date: 2013 / Embalagens de poliestireno expansível (EPS) são amplamente empregadas para o armazenamento de alimentos e em diversos ramos da indústria. Devido esta elevada aplicabilidade cresce a quantidade de resíduos sólidos formado deste material. A facilidade de descarte tem motivado pesquisadores e à indústria a investirem em outras formas de destinação das embalagens que não sejam prejudiciais ao meio ambiente. Este trabalho tem como um dos objetivos a reciclagem de poliestireno expansível na reação in situ. EPS pós-consumo foi inserido à reação de polimerização, onde foi possível reciclar 20% do mesmo em relação à quantidade de monômero. Apesar de seus aspectos bastante versáteis, como capacidade de isolamento térmico, baixa massa específica, entre outras propriedades, o EPS apresenta um grave inconveniente que é a elevada flamabilidade. Diante disso, a incorporação de um agente retardante à chama ou que confira propriedades de retardância à chama ao EPS apresenta grande interesse. Entretanto, a maioria dos aditivos que conferem retardância à chama possui restrições de uso por conterem compostos halogenados, os quais podem apresentar riscos ambientas e contaminação nos alimentos acondicionados nas embalagens, caso ocorra migração para o produto embalado. Neste trabalho foi sintetizado poliestireno expansível na presença de Trifenil Fosfato (TFF) contendo enxofre elementar como coadjuvante ao mesmo tempo em que foram empregadas embalagens pós-consumo como carga no meio reacional (reciclagem química). A composição TFF/enxofre elementar confere propriedades intumescentes ao EPS e auto extinguibilidade à chama. Os ensaios e caracterizações microbiológicas, migração e caracterizações físico-químicas permitiram concluir que é possível empregar o conjunto TFF/enxofre elementar como aditivo retardante à chama in situ sem prejuízos ao produto final (EPS) ou ao produto embalado. Os resultados de ensaios microbiológicos possibilitaram concluir que não ocorre migração dos microrganismos da embalagem pós-consumo para a embalagem reciclada. Os ensaios de retardância à chama, de acordo com a ABNT 11948, permitiram concluir que tais aditivos diminuem a velocidade de queima do EPS <br> / Packaging expandable polystyrene (EPS) are widely used for food storage and in various branches of industry. Because of this high applicability grows the amount of solid waste composed of this material. The ease of disposal has motivated researchers and industry to invest in other forms of disposal of packaging that is not harmful to the environment. This work is one of the goals of recycling expandable polystyrene in the reaction in situ. EPS was inserted after consumption of the polymerization reaction, where it was possible to recycle the same 20% relative to the amount of monomer. Although quite versatile aspects, such as thermal insulation capacity, low density, among other properties, EPS has a serious drawback is that the high flammability. Thus, the incorporation of a flame retardant agent or check the properties flame retardancy EPS presents great interest. However, most of the additives that impart flame retardancy have restrictions of use to contain halogenated compounds, which may present risks contamination in food and ambient as packed in packages, in case of migration to the packaged product. This work was synthesized in the presence of expandable polystyrene Triphenyl Phosphate (TFF) containing elemental sulfur at the same time as an adjuvant were used as post-consumer packaging such as load in the reaction medium (chemical recycling ) . The composition TFF/elemental sulfur gives intumescent properties to EPS and self extinction flame. The tests and microbiological characterizations, migration and physicochemical characterizations showed that it is possible to employ the set TFF / elemental sulfur as an additive flame retardant in situ without prejudice to the final product (EPS) or packaged product. The results of the microbiological testing are not possible to conclude that migration of the microorganisms of the packaging post-consumer recycled for packaging. Tests for flame retardancy according to ABNT 11948, showed that these additives decrease the burn rate of the EPS.