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
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.