Orientador: Roniérik Pioli Vieira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O recente desenvolvimento da polimerização radicalar por transferência de átomo organocatalisada (O-ATRP) representa um avanço significativo no campo das polimerizações radicalares controladas. Com o uso de catalisadores orgânicos para mediar o processo, o produto final não necessita de...

Resumo: O recente desenvolvimento da polimerização radicalar por transferência de átomo organocatalisada (O-ATRP) representa um avanço significativo no campo das polimerizações radicalares controladas. Com o uso de catalisadores orgânicos para mediar o processo, o produto final não necessita de purificação por não haver contaminação por catalisadores metálicos, deixando este método mais econômico e menos nocivo ao meio ambiente. Este trabalho utiliza uma modelagem cinética para analisar a polimerização do D-Limoneno via O-ATRP, um monômero renovável encontrado abundantemente no território brasileiro, que possui um grande potencial para substituir alguns derivados de petróleo. Esta modelagem matemática foi desenvolvida utilizando balanços materiais para prever perfis de concentração de todas as espécies químicas do processo em reator batelada, e o método dos momentos para prever as massas molares, dispersidade e efeito de parâmetros reacionais. A modelagem foi resolvida numericamente em um programa de computador desenvolvido no Mathcad e validado por meio de dados experimentais da literatura (polimerização de metacrilato de metila) usando gráficos de dispersão. Em seguida, polimerizações do D-limoneno foram realizadas e o modelo matemático proposto foi ajustado ao processo, por meio da determinação de seus parâmetros cinéticos. Os ajustes forneceram respostas satisfatórias em suas propriedades médias, com um erro médio de aproximadamente 19%. Com a análise de sensibilidade paramétrica, demonstrou-se que o aumento na proporção de iniciador e no catalisador, fornece aumentos significativos na conversão de limoneno, indicando que pode ser o parâmetro chave para maximizar a taxa de polimerização sem redução drástica da massa molar

Abstract: The recent development of Organocatalyzed Atom Transfer Radical polymerization (O-ATRP) represents a significant advance in the field of controlled radical polymerizations. With the use of organic catalysts to mediate the process, the final product does not need purification because there...

Abstract: The recent development of Organocatalyzed Atom Transfer Radical polymerization (O-ATRP) represents a significant advance in the field of controlled radical polymerizations. With the use of organic catalysts to mediate the process, the final product does not need purification because there is no contamination of the metallic catalysts, making this method more economical and less harmful to the environment. This work uses kinetic modeling to analyze the polymerization of D-Limonene obtained by O-ATRP, a renewable monomer found in great abundance in Brazilian territory, which has great potential to replace some petroleum products. This mathematical modeling was developed using material balances to predict concentration profiles of all chemical species in the batch reactor process, and the moment method to predict molar masses, dispersity and the effect of reaction parameters on the formed polymers. The models were solved numerically in a computer program developed in Mathcad and validated through data from the literature, from the polymerization of methyl methacrylate, using scatter plots. Then, polymerizations of D-limonene were carried out and the proposed mathematical model was adjusted to the process, by determining its kinetic parameters. The adjustments provided satisfactory responses in their average properties with an error of approximately 19%. With the parametric sensitivity analysis, it was demonstrated that the increase in the proportion of initiator and in the catalyst, provides significant increases in the conversion of limonene, indicating that it can be the key parameter to maximize the rate of polymerization without drastic reduction in molar mass

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