Adição de Glicerina
Autor: Luiz Meira | Publicado: 2014-11-12T00:43:00-02:00


Porco no PET?






PRODUÇÃO DO POLI(TEREFTALATO DE ETILENO) MODIFICADO COM&nbsp;GLICEROL E DERIVADOS


Aldo Batista Soares Júnior

Dissertação de Mestrado apresentada ao&nbsp;

Programa de Pós-graduação em Engenharia&nbsp;Química,&nbsp;
COPPE, da Universidade Federal do&nbsp;Rio de Janeiro


1.Introdução................................................................................................................ 1
2.Revisão Bibliográfica............................................................................................... 4
2.1. Propriedades e Aplicações................................................................................... 4
2.1.1. Degradação Térmica do PET............................................................................. 5
2.1.2. Estrutura Morfológica........................................................................................ 6
2.2. Processos de Síntese do PET................................................................................. 8
2.2.1. Etapa de Pré-Polimerização............................................................................... 9
2.2.2. Etapa de Policondensação................................................................................ 10
2.2.3. Etapa de Policondensação no Estado Sólido .................................................. 12
2.3. Concorrentes e Substitutos do (PET) ...................................................................12
2.3.1. Substitutos do PET a Partir de Fontes Renováveis... &nbsp; ..................................... 14
2.3.2- PET Ramificado............................................................................................... 19
2.3.3. O Uso do Glicerol para a Produção de PET Ramificado............................... 21
2.4-O Glicerol na Indústria de Polímeros................................................................. 24
3.Metodologia Experimental.............................................................................................. 27
3.1- A Unidade Experimental..................................................................... 27
3.2- Procedimentos de Reação ................................................................... 30
3.2.1-Reagentes.............................................................................................. 30
3.2.2- Polimerização....................................................................................... 30
3.3-Técnicas de Caracterização....................................................................... 32
3.3.1-Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR).. 32
3.3.2-Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)............................................... 33
3.3.3- Análise Termogravimétrica (TGA)................................................................. 35
3.3.4- Viscosimetria.................................................................................................... 35
3.3.6-Espalhamento de Raios-X (DR-X)................................................................. 37
3.3.7-Cromatografia de Permeação em Gel (GPC)................................................. 38
4.Resultados e Discussão ........................................................................................ 39
4.1 – Reação Padrão de Produção do PET ........................................................... 39
4.2 – Efeito do Glicerol nas Propriedades do PET ............................................... 44
4.3 – Efeito do 3-Oxialil-1,2-propanodiol nas Propriedades do PET .................. 57
4.4 – Efeito do Isopropilenoglicol nas Propriedades do PET .............................. 65
5.Conclusões e Sugestões ...................................................................................... 72
6.Referências Bibliográficas ................................................................................ 751

Conclusões e Sugestões
Tomando como base os resultados obtidos nos diversos ensaios experimentais&nbsp;
realizados nessa dissertação, algumas conclusões podem ser obtidas. Primeiramente, foi mostrado que glicerol, 3-oxialil-1,2-propanodiol e 1,2-propanodiol podem ser&nbsp;incorporados na cadeia do polímero durante as etapas de oligomerização e&nbsp;policondensação no estado fundido do PET de forma expressiva e que a incorporação&nbsp;desses comonômeros pode provocar modificações significativas nas propriedades dopolímero final. Isso pode permitir o desenvolvimento de novos grades comerciais de&nbsp;PET no futuro.
O uso de altas concentrações de glicerol na polimerização é limitado pela&nbsp;
tendência de formação de materiais reticulados. Nesse estudo, o uso de 15 mol% de&nbsp;
glicerol no meio reacional resultou em um polímero com alto grau de reticulação,&nbsp;
quando a reação foi conduzida de forma similar à usada para produzir o PET&nbsp;
homopolímero. Como a produção de polímeros reticulados no ambiente do reator pode&nbsp;não ser interessante, devido à impossibilidade de processar essas resinas posteriormente&nbsp;através da fusão, o alto conteúdo de glicerol deve ser compensado pela redução da&nbsp;conversão, que só deve ser aumentada durante o processamento (cura).&nbsp;
Uma possível alternativa para aumentar o uso do glicerol na indústria de&nbsp;
plásticos é utilizar compostos derivados do glicerol e com menor funcionalidade. O uso&nbsp;dessa técnica permitiu incorporar pelo menos 25 mol% de 3-oxialil-1,2-propanodiol e&nbsp;100 mol% de IPG nos ensaios. Nesses casos, foi mostrado que é possível obter resinas&nbsp;com menor cristalinidade, menores temperaturas características de transição térmica e&nbsp;maiores viscosidades intrínsecas que aquelas obtidas com amostras de PET&nbsp;homopolímero nas mesmas condições de reação.&nbsp;
A presença do glicerol ou de seus derivados no meio reacional provocou, em&nbsp;
todos os casos, aumento da taxa de reação na primeira etapa da reação e um maior grau&nbsp;de avanço na segunda etapa, o que do ponto de vista industrial pode resultar em&nbsp;diminuição considerável dos custos de produção. Foi observado ainda que a simples 73&nbsp;presença do glicerol no ambiente de reação não é capaz de melhorar a taxa da reação&nbsp;sem a presença do sistema catalítico, de maneira que o efeito observado é&nbsp;essencialmente cinético.
As variações nas temperaturas de fusão e cristalização do polímero se mostraram&nbsp;
bem correlacionadas com o teor de comonômero inserido no sistema. As resinas&nbsp;
modificadas tanto com o glicerol quanto com seus derivados apresentaram redução nas&nbsp;temperaturas de fusão e cristalização. A diminuição da temperatura de fusão permite&nbsp;que se processe a resina sob temperaturas mais brandas. Já a diminuição na temperatura&nbsp;de cristalização dificulta a cristalização do material, o que é importante para diversas&nbsp;aplicações onde é desejável, principalmente, a produção de matérias transparentes.&nbsp;A presença dos comonômeros afetou negativamente a estabilidade térmica, pois&nbsp;a presenças das ramificações e dos grupos laterais de cadeia facilitaram o processo de&nbsp;degradação do polímero. Contudo, a redução da estabilidade térmica das amostras&nbsp;analisadas não foi muito pronunciada. Como a incorporação do comonômero provoca&nbsp;diminuição da temperatura de fusão, permitindo o processamento do polímero a&nbsp;temperaturas mais brandas, essa diminuição da estabilidade térmica pode não constituir&nbsp;um fato relevante.&nbsp;
As análises de viscosidade intrínseca e GPC indicaram que, de forma geral,&nbsp;
ocorreu aumento de massa molar, tanto nas reações em que foi utilizado glicerol quanto&nbsp;nas reações em que foi utilizado um derivado do glicerol. O aumento da massa molar é&nbsp;devido à inserção de ramificações e de grupos laterais extras na cadeia, além de resultar&nbsp;do aumento da velocidade de reação.
Mostrou-se também que o momento em que se faz a adição do glicerol no meio&nbsp;
reacional também influencia as propriedades do polímero final obtido. Na reação em&nbsp;que se adicionou o glicerol no fim da etapa de oligomerização, o polímero apresentou&nbsp;maior facilidade de cristalizar e foi observada uma sutil diminuição na estabilidade&nbsp;térmica. Ambos os efeitos estão relacionados à formação de segmentos lineares mais&nbsp;longos.&nbsp;
Além das mudanças ocorridas nas diversas propriedades dos polímeros, a&nbsp;
incorporação dos comonômeros na cadeia pôde ser também observada através das&nbsp;
modificações nos espectros de infravermelho das amostras, devido surgimento de&nbsp;
bandas características de estruturas presentes na estrutura dos comonômeros.74
Como sugestão para trabalhos futuros propõe-se estudar a produção de resinas&nbsp;
PET modificadas com outros derivados do glicerol, o acompanhamento do efeito da&nbsp;modificação no PET sobre suas propriedades mecânicas e a realização de reações com o&nbsp;acompanhamento da viscosidade do meio reacional, através da monitoração do torque&nbsp;exercido sobre o agitador, visando minimizar a formação de gel na polimerização no&nbsp;estado fundido.&nbsp;