SEMINARIO TEC E PROCESSOS POLIMEROS TIAGO SANTOS

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SÍNTESE DE PET DE ULTRA-ALTA 
MASSA MOLECULAR (UHMW-PET)
TIAGO T. SANTOS 
TÉCNICAS E PROCESSOS 
DE OBTENÇÃO DE POLÍMEROS
INTRODUÇÃO 
POLI(TEREFTALATO DE ETILENO)
INTRODUÇÃO 
PET
• PRIMEIRA PATENTE DO PET EM 
1941 
• COMMODITY - QUARTO 
POLÍMERO(18%) EM VOLUME (PE, 
PP E PVC)
• PRODUÇÃO: 60 % FIBRAS, 30% 
GARRAFAS, FILMES, FILAMENTOS, 
PRODUTOS TRANSFORAMADOS
• MASSA MOLECULAR EM TORNO 
DE 30.000
UHMW-PET
• ARTIGO DE 1967
• PRODUÇÃO NÃO COMERCIAL
• APLICAÇÃO POTENCIAL NA
CONFECÇÃO DE FIBRAS DE ALTO 
MÓDULO 
• MASSA MOLECULAR ACIMA DE 
100.00
X
CARACTERÍSTICAS UHMW-PET
• TRANSPARENTE – SEMI-CRISTALINO (< 60%)
• ALTA RIGIDEZ/ BAIXA DENSIDADE 
• TERMICAMENTE ESTÁVEL (Tg ≈ 70°C, Tm>250°) 
• RESISTENTE TRAÇÃO E IMPACTO
• VISCOSIDADE INTRINSECA E MASSA MOLAR ELEVADA
(ACIMA DE 2dL/g E 100.000 g/mol)
• LIMITE DE MASSA MOLAR – DEGRADAÇÃO TERMOMECÂNICA E QUÍMICA
CUSTO UHMW-PET
• PRODUTO NÃO DISPONÍVEL COMERCIALMENTE
• POSSÍVEL APLICAÇÃO EM FIBRAS DE ALTO MÓDULO E TENACIDADE 
COM OUTRAS CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS DO PET
• COMPETE COM O UHMW-PE, MASSA MOLAR PODE SUPERAR 3.000.000 
G/MOL
• CUSTO DA FIBRA UHMW-PE ENTRE 30 E 40 DÓLARES/ KG
• CUSTO ESTIMADO DA FIBRA UHMW-PET SUPERIOR A 40 DÓLARES/KG
• PET GRAU GARRAFA EM TORNO DE 1,5 DÓLARES/KG
SÍNTESE PET E UHMW-PET
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO 
POLICONDENSAÇÃO
POLIMERIZAÇÃO ESTADO SÓLIDO
SÍNTESE PET E UHMW-PET [2]
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO POLICONDENSAÇÃO POLIMERIZAÇÃO ESTADO SÓLIDO
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO
(I) ESTERIFICAÇÃO DIRETA – OLIGÔMERO TEREFTALATO DE BIS(2-HIDROXIETILENO), 
BHET, A PARTIR DO ÁCIDO TEREFTÁLICO E ETILENOGLICOL, EG
(II) TRANSESTERIFICAÇÃO – OLIGÔMERO BHET A PARTIR DO TEREFTALATO DE 
DIMETILENO, DMT
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO POLICONDENSAÇÃO POLIMERIZAÇÃO ESTADO SÓLIDO
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
• REATOR COM DMT:EG (RAZÃO MOLAR = 1: 2,1 - 2,3) 
• CATALISADORES NA TEMPERATURA ENTRE 170-210 ºC
•METANOL LIBERADO COLETADO EM RECEPTOR (CONTROLE REAÇÃO)
• BHET OBTIDO COM UM GRAU DE POLIMERIZAÇÃO ENTRE 25 E 30
• POR MUITO TEMPO PROCESSO PREFERIDO DEVIDO FACILIDADE DE OBTENÇÃO 
DMT COM MAIOR GRAU DE PUREZA
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO POLICONDENSAÇÃO POLIMERIZAÇÃO ESTADO SÓLIDO
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
• BHET AQUECIDO A 280 ºC APÓS PRESSÃO ABAIXO DE 0,013 BAR 
•GRAU DE POLIMERIZAÇÃO ELEVADO PARA 100.
• TEMPO REACIONAL TOTAL PODE VARIAR DE 5 A 10 HORAS
• EG É OBTIDO COMO SUBPRODUTO
•MASSA MOLAR EM TORNO DE 33.000 G.MOL-1
• PRODUTOS DE BAIXO ESFORÇOS MECÂNICOS E PROPRIEDADES REOLÓGICAS 
INTERMEDIÁRIAS, PRÉ-POLIMERIZAÇÃO E POLICONDENSAÇÃO SÃO SUFICIENTES
PRÉ-POLIMERIZAÇÃO POLICONDENSAÇÃO POLIMERIZAÇÃO ESTADO SÓLIDO
• OCORRE NA TEMPERATURA ENTRE TG E TM (70 – 250°C)
• PROCESSO REALIZADO A 220-230 ºC POR UM PERÍODO ENTRE 10 E 30 HORAS
• UTILIZADA PARA A PRODUÇÃO COM ALTA MASSA MOLAR (>30.000 G/MOL)
• PET PARA INJEÇÃO-SOPRO, GRAU GARRAFA
• AUMENTA O GRAU DE CRISTALINIDADE DO MATERIAL 
• ALTO VÁCUO OU COM UM SISTEMA DE ATMOSFERA INERTE SOB AGITAÇÃO
• EVITAR PROCESSO DE SINTERIZAÇÃO. OS FLAKES PODEM GRUDAR NAS PAREDES 
DO REATOR
PRODUÇÃO PET [3]
PRODUÇÃO UHMW-PET (ARTIGO)
RELAÇÃO MASSA MOLAR RESULTANTE:
• CATALIZADORRES
• MASSA MOLAR INICIAL
• TEMPERATURA DE REAÇÃO
• TEMPO DE REAÇÃO
• TAMANHO DE PARTÍCULA DO PET
• GÁS CARREADOR E FLUXO
PRODUÇÃO UHMW-PET - MÉTODO
• ESCALA LABORATORIAL
• REAGENTES DMT E EG (4:5-10) 
• CATALIZADORRES (0,01-0,05%)
• UTILIZAÇÃO DE CROMATÓGRAFO 
(COLUNA DE 2,4M DE ALTURA E 2CM DE 
DIÂMETRO) E FORNO
• USO DE GASES CARREADORES INERTES 
(CO2, N2, He)
• PENEIRAMENTO DO PET
• 300 G DE AMOSTRA
PRODUÇÃO UHMW-PET – AMOSTRAS PET
RESULTADOS – CATALIZADOR E MASSA MOLAR INICIAL
RESULTADOS – TEMPERATURA DE REAÇÃO
RESULTADO – TAMANHO DE PARTÍCULA
RESULTADOS – FLUXO E TIPO DE GÁS
• N2 – 58.000 G/MOL
• C02 – 81.000 G/MOL
• He – 90.000 G/MOL
EXTENSÃO PRODUÇÃO BATELADA
• COLUNA DE 10 CM DE DIÂMETRO
• 10 KGS DE MATERIAL (CELANESE PET)
• TEMPERATURA 250°C
• 48 HORAS COM HÉLIO
• MASSA MOLAR RESULTANTE 68.000 G/MOL
CONCLUSÕES AUTOR
• MASSA MOLAR RESULTANTE PODE EXCEDER 120.000 G/MOL UTILIZANDO 
PET COMERCIAIS
• USO DE DIFERENTES CATALIZADORES INFLUENCIA NA MASSA MOLAR FINAL
• PARTÍCULAS PEQUENAS E MASSA MOLAR INICIAL TÊM FORTE INFLUÊNCIA 
NA MASSA MOLAR FINAL
• TEMPERATURA IDEAL ENTRE 200 E 250°C
• TEMPO DE REAÇÃO DEPENDE DAS OUTRAS VARIÁVEIS
CONCLUSÕES APRESENTADOR
• EXCELENTE TRABALHO REALIZADO PARA A ÉPOCA – POLIMERIZAÇÃO EM 
ESTADO SÓLIDO QUE SE EXTENDE PARA OUTROS POLIÉSTER E POLIAMIDAS 
• PROCESSO ECONOMICAMENTE INVIÁVEL 
• FALHOU EM APRESENTAR CURVAS DOS RESULTADOS COM OS
PARÂMETROS ÓTIMOS
• NÃO MENCIONOU SE SECOU AS AMOSTRAS DE PET ANTES. PRÁTICA
COMUM NO PROCESSAMENTO DELE DEVIDO À DEGRADAÇÃO 
HIDROLÍTICA
• Referências Bibliográficas 
• 1. Hsu, L. – “Synthesis of Ultrahigh Molecular-Weight Poly(ethylene terephthalate)” –
“NASA Technical Note”, NASA TN D-4335, 1968.
• 2. . Romão, W. et al. – “PET: Uma revisão sobre os processos de síntese, mecanismos 
de degradação e sua reciclagem” – “Polímeros: Ciência e Tecnologia”, vol. 19, nº 2, 
p. 121-132, 2009. 
• 3. Odian, G – “Principles of Polymerization”, 4th edition, p. 92-96, 2004.