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Type: TESE DIGITAL
Title: Estudo da cinética de difusão do clorofórmio no PMMA visando a produção de uma preforma para fibra óptica polimérica
Title Alternative: Study of the kinetic of chloroform diffusion into PMMA aiming to produce a preform for polymeric optical fiber
Author: Mercado, Allan Caro, 1980-
Advisor: Bartoli, Julio Roberto, 1954-
Abstract: Resumo: Fibras ópticas de sílica são, em geral, utilizadas para comunicações de longas distâncias, enquanto que as poliméricas são usadas em curtas distâncias (por possuírem atenuação maior). As fibras ópticas poliméricas (FOP¿s) possuem vantagens de serem fabricadas com polímeros, que são materiais de baixo custo, possuindo baixas temperaturas de processo e facilidade de processamento. Elas também se sobressaem sobre as fibras de sílica em curtas distâncias, por serem mais flexíveis e possuírem maior capacidade de captar luz (abertura numérica). Além disso, os componentes para o sistema são mais simples e custam menos, entre outras vantagens. Em geral, na fabricação das FOP¿s são consideradas duas técnicas: processo de co-extrusão do núcleo e casca da fibra e processo de estiramento (puxamento) de uma preforma cilíndrica já contendo núcleo-casca. Neste trabalho, investigou-se a viabilidade técnica-econômica em produzir uma preforma de poli(metacrilato de metila) (PMMA) por um novo método de fabricação via processo com solvente. A proposta considerava produzir um tubo de PMMA por centrifugação, a partir de uma solução de PMMA a 29% (m/m) em clorofórmio dentro de um tubo-molde de vidro. À medida que fosse adicionada a solução no tubo de vidro e o solvente fosse evaporado, formar-se-ia uma casca de PMMA numa espessura estabelecida, isto é, um tubo de PMMA. Numa segunda etapa, o núcleo seria produzido dentro deste tubo de PMMA, utilizando uma solução de PMMA em clorofórmio dopada com difenil sulfeto (utilizado para aumentar o índice de refração do polímero), obtendo-se a preforma final. Portanto, a determinação da cinética de difusão ou volatilização do clorofórmio no PMMA tornou-se um passo importante para verificar a viabilidade do processo quanto à remoção do solvente da preforma. A determinação da cinética foi realizada com amostras de geometria plana, a distintas espessuras, e tubular. Os tubos de PMMA foram fabricados, simulando a confecção da casca da preforma, usando molde de vidro e um sistema rotacional (torno) com aquecimento. A cinética de difusão do clorofórmio no PMMA foi avaliada por gravimetria em função da volatilização do solvente das amostras nas temperaturas de 40, 50 e 60°C, em estufa. Os coeficientes de difusão do clorofórmio no PMMA foram determinados de acordo com a 2ª lei de Fick. Após o estudo cinético, concluiu-se que o método proposto para fabricação de preforma para FOP é inexeqüível, isto é, o tempo necessário para remoção do clorofórmio da matriz de PMMA é demasiado alto. Análises físico-químicas (TGA e FTIR) mostraram que não ocorreu degradação termo-oxidativa no PMMA, devido ao longo período de residência em estufa (40-60°C); todavia, resíduos de clorofórmio nas amostras foram verificados

Abstract: Silica optical fibers are used, in general, for long distance communications, whereas the polymerics are used in short distances (because they have higher attenuation). Polymeric optical fibers (POF) have advantages of being manufactured with polymers, which are low cost materials, having low process temperatures and good processability. They also stand on the silica fibers at short distances, because they are more flexible and have greater capability to capture light (numerical aperture). Moreover, the components for the system are simpler and less expensive, among other advantages. Generally, in POF manufacturing two techniques are considered: coextrusion process of the fiber core and cladding and drawing process of a cylindrical preform with core-cladding. In this work, it was investigated the technical and economic feasibility to produce a poly(methyl methacrylate) (PMMA) preform rod by a novel production technique using solvent. The proposal was to produce a PMMA tube by centrifugation using a chloroform solution of PMMA (29 wt.%) inside of a glass mold tube. A PMMA cladding thickness was obtained as the solvent was removed (evaporated) from the tube. In a second step, the core would be produced inside the PMMA cladding tube using a chloroform solution of PMMA doped with diphenyl sulfide, in order to increase the refractive index of polymer. Therefore, it is important do know the kinetic of the diffusion or volatilization of the chloroform into the PMMA to verify the process feasibility to removal the solvent from the PMMA preform. The determination of kinetic was realized with flat geometry samples, at various thicknesses, and tubular geometry. The PMMA tubes were manufactured, simulating the preform cladding, using glass mold and a heated rotational system (lathe). The diffusion kinetic of chloroform into the PMMA was determined gravimetrically due to the solvent volatilization from the PMMA samples at the oven temperatures of 40, 50 and 60°C. The diffusion coefficients of chloroform in the PMMA were calculated on the basis of the Fick¿s second law. From kinetic of the diffusion study it was concluded that the proposed method was not feasible for manufacturing a POF preform, as it requires long time to remove the chloroform of the PMMA matrix. Physical-chemicals analyses (TGA and FTIR) did not show the thermo-oxidative degradation of the PMMA after the long residence time in oven (40-60°C); although some residue of chloroform was verified in the PMMA
Subject: Polimetil metacrilato
Difusão
Cloroformio
Fibras óticas
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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