Simulação de reatores de polimerização de estireno : modelagem cinética e termodinâmica

Nesse trabalho, é proposto um modelo fenomenológico para a polimerização de estireno em solução, validado com dados de uma planta industrial. Um modelo matemático para a polimerização do estireno via radicais livres é desenvolvido para predizer o comportamento estacionário e dinâmico do processo contínuo de produção de poliestireno. O modelo inclui a cinética de polimerização, em dois reatores CSTR auto-refrigerados em série, o equilíbrio líquido-vapor na seção de reação e as propriedades do produto final. Os resultados obtidos através do modelo desenvolvido são utilizados para determinar quais são os efeitos da composição de alimentação, temperatura e concentração do iniciador na conversão do monômero, massas molares, polidispersão, formação de dímeros e trímeros, densidade, viscosidade, índice de fluidez, propriedades térmicas e tensão de ruptura. Para o equilíbrio líquido-vapor, um modelo termodinâmico também foi desenvolvido para reatores auto-refrigerados, que usam o calor de evaporação para remover o calor gerado por reações químicas fortemente exotérmicas, e modelado através de uma equação cúbica de estado e uma regra de mistura aplicada ao equilíbrio líquido-vapor a baixas pressões para soluções poliméricas através do emprego de um único parâmetro de interação. O modelo desenvolvido pode ser utilizado para avaliação de estruturas de controle, simulação e otimização do processo de polimerização do estireno.

Influência dos fotoativadores PAC e QTH na polimerização de resina composta e na geração de calor

O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar in vitro o desempenho dos fotoativadores Apollo® 95E /DenMed Technologies, com luz xênon (arco de plasma - PAC), e o Curing Light® XL 3000 /3M-Unitek, com luz halógena (convencional - QTH), comparando-se, desta forma, um fotoativador de alta intensidade de luz (PAC) com um convencional (QTH). A efetividade dos aparelhos foi verificada pelo grau de polimerização apresentado pela resina composta (Transbond™XT/3MUnitek), avaliado em espectrofotometria por infravermelho e pela análise de microdureza Knoop. Os tempos de ativação para a fonte PAC foram um, dois e três segundos e, para a fonte QTH, foram 10, 20 e 30 segundos, buscando-se avaliar a equivalência, ou não, dos diferentes tempos das diferentes unidades fotoativadoras. Foram usadas matrizes metálicas circulares, que receberam a resina para posterior polimerização. Para cada tempo de ativação, para cada aparelho e para cada teste, foi fotoativada a resina composta de cinco corpos-de-prova. Foi avaliada, também, a temperatura no extremo distal do condutor de luz de cada aparelho, nos seus respectivos tempos predeterminados, colocando-se justaposto, à ponta do fotoativador, o sensor do dispositivo de aferição Sekundenthermometer/GTH 1160 – Phywe. Os resultados obtidos foram submetidos ao teste não-paramétrico Kolmogorov-Smirnov, à Análise de Variância (ANOVA) e ao teste de comparações múltiplas de Tukey. Os resultados da espectrofotometria apontaram diferença estatística significativa entre os grupos estudados. O grupo QTH alcançou as maiores médias e diferiu do grupo PAC (p=0,01). O ensaio de microdureza Knoop também apresentou resultados que apontaram a existência de diferença estatística significativa entre os grupos estudados, tendo o grupo QTH alcançado as maiores médias (p=0,01). A avaliação da temperatura igualmente apresentou diferença estatística significativa entre os grupos estudados (p=0,01), sendo que o grupo QTH atingiu as maiores médias. Com base na metodologia empregada e na análise dos dados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que o grau de polimerização da resina composta e a temperatura no extremo distal do condutor de luz apresentaram diferença estatística significativa com o uso das unidades fotoativadoras Apollo® 95E (xênon) e Curing Light® XL 3000 (halógena) nos respectivos tempos predeterminados (p=0,01), ficando sempre, com as maiores médias, o aparelho convencional com luz halógena.

Controle de temperatura em reatores de polimerização em fase gasosa

Nos reatores de polimerização em fase gasosa, o controle de temperatura em uma estreita faixa de temperatura é importantíssimo para assegurar que a temperatura na zona de reação seja mantida acima do ponto de orvalho dos reagentes, assim como abaixo do ponto de fusão do polímero. Outro ponto importante é que se a temperatura estiver em malha aberta, estes reatores estão propensos à instabilidade e ao surgimento de ciclos limites, entretanto podem ser facilmente estabilizados com um controlador de temperatura apropriado. Neste trabalho é realizado um estudo detalhado do comportamento dinâmico de um reator industrial de polimerização em leito fluidizado, com a localização de pontos de bifurcação e estabilização do sistema com controlador PID projetado via otimização no domínio da freqüência. O modelo completo do sistema foi implementado no software MATLAB® para ajustar seus parâmetros com os dados da planta industrial, realizar simulações dinâmicas e analisar as estruturas de controle. Comparações entre as simulações e os dados da planta industrial mostram que as predições do modelo proposto são satisfatórias para reproduzir o comportamento da planta industrial e as propriedades do polímero. A adição de um sistema de recirculação de gás e de um sistema de troca térmica ao modelo do reator torna possível o estudo dos comportamentos dinâmicos e a localização dos pontos de bifurcação, os quais não poderiam ser reproduzidos somente com o modelo do reator. O modelo desenvolvido foi implementado no AUTO®, um software para problemas de continuação e bifurcação em equações diferenciais ordinárias.

Grau de conversão, temperatura de transição vítrea, microdureza e resistência ao impacto de uma resina acrílica quimicamente ativada submetida a diferentes condições de polimerização

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de diferentes condições de polimerização sobre: microdureza Knoop, resistência ao impacto, grau de conversão e temperatura de transição vítrea (Tg) de uma resina acrílica quimicamente ativada (Jet - Artigos Odontológicos Clássico Ltda.). O material foi polimerizado de acordo com as seguintes condições: grupo 1, as amostras foram polimerizadas em contato com o ar, durante 1h, sob temperatura e pressão ambiente; grupo 2, após a polimerização da resina em contato com o ar, durante 1h, sob temperatura e pressão ambiente, a mesma foi submetida a um ciclo adicional de aquecimento em forno de microondas, durante 3 min, a 500W; grupo 3, as amostras foram polimerizadas em água, sob pressão de 20 psi, em uma temperatura de 50°C, durante 15 minutos. Para o ensaio de microdureza Knoop, foram confeccionados sete corpos-de-prova, para cada um dos três grupos experimentais. O corpo-de-prova consistiu de uma placa de resina acrílica quimicamente ativada, com grampos, simulando aparelhos ortodônticos removíveis. Dos sete corpos-de-prova, de cada grupo, dois também foram utilizados para a determinação do grau de conversão e Tg, através da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Para o ensaio de resistência ao impacto, foram confeccionados 12 corpos-de-prova para cada grupo, com dimensões de 64,00x10,00x3,20mm. Os resultados mostraram diferenças entre os grupos, através da ANOVA e do teste de Tukey (p ≤ 0,01), apresentando maiores valores de microdureza para o grupo 3, seguido dos grupos 2 e 1. Para o ensaio de resistência ao impacto, os valores obtidos para as amostras do grupo 3 foram superiores aos demais grupos, não havendo diferença estatística entre os grupos 1 e 2 O grau de conversão e Tg foram avaliados de forma descritiva, apresentando um padrão de comportamento coerente com as demais propriedades, ou seja, o grupo 3 apresentou valores mais altos de grau de conversão e Tg, seguido pelos grupos 2 e 1. Os resultados deste trabalho indicam que o melhor comportamento clínico poderá ser esperado do grupo submetido à polimerização em água a 50°C, sob pressão de 20 psi (grupo 3), seguido do grupo 2 (com ciclo adicional em microondas) e, por fim, pelo grupo 1 (polimerizado ao ar).

Catalisadores de vanádio (V) contendo ligante tris(pirazolil)borato : rotas de imobilização e avaliação em polimerização de etileno

As sínteses, caracterizações e estudos referentes a polimerização do etileno de uma série de complexos {TpMs*}V(NtBu)Cl2 (1), {TpMs*}V(O)Cl2 (2), {TpMePh]V(NtBu)Cl2 (3) e {Tp*}V(O)Cl2 (4) são descritas. A reação destes complexos com MAO geram espécies catalíticas ativas para a polimerização do etileno. Para as reações de polimerização realizadas em tolueno a 30°C, as atividades variaram entre 71 e 1.126 kg de PE/mol[V]·h·atm. A atividade mais alta foi obtida usando o precursor catalítico 1. As curvas de DSC mostraram a formação de polietileno de alta densidade com temperaturas de fusão entre 134 e 141ºC. Visando a obtenção de catalisadores suportados, o complexo 1 foi imobilizado através do método direto sobre os seguintes suportes inorgânicos: SiO2, SiO2 modificada com MAO, SiO2-Al2O3, MCM-41, MgO e MgCl2. O teor de metal imobilizado, determinado por XRF, permaneceu entre 0,22 e 0,50 % g V/g suporte (p/p %).Os maiores teores de metal foram encontrados para os suportes com maiores áreas superficiais (SiO2–Al2O3 e MCM-41). Todos os sistemas mostraram-se ativos na polimerização do etileno na presença de MAO ou TiBA/MAO (1:1) (Al/V = 1000). A atividade catalítica mostrou-se dependente da natureza do suporte, ficando esta entre 8 e 89 kg de PE/mol[V]·h·atm. Os melhores resultados foram obtidos para sílica. Suportes ácidos ou básicos forneceram sistemas catalíticos menos ativos. Os polietilenos apresentaram pesos moleculares médios (Mw) superiores a 2.000.000 g/mol, sugerindo a produção de polímeros com ultra-alto peso molecular. Baseado nos resultados referentes a imobilização de 1, o complexo 2 foi imobilizado sobre SiO2 e SiO2 modificada com MAO. As reações de polimerização deste catalisador suportado foram realizadas em tolueno a 30ºC, utilizando MAO ou TiBA/MAO (1:1) (Al/V = 1000). Os resultados de atividade variaram entre 7 e 236 kg de PE/mol[V]·h·atm, sendo a maior atividade encontrada para o sistema suportado 2/SiO2/MAO(4,0 % Al/SiO2) na presença da mistura de cocatalisadores TiBA/MAO (1:1). Os complexos 1 e 2 foram imobilizados “in situ” utilizando SiO2 e SiO2/MAO (4,0 % em peso de Al/SiO2) como suportes, empregando 0,02 % em peso de V/g suporte. Todos os sistemas estudados foram ativos nas reações de polimerização do etileno. Para o complexo 1, a maior atividade (1.903 kg de PE/mol[V]·h·atm) foi obtida utilizando o sistema 1/SiO2/MAO (4,0 % em peso de Al/SiO2) na presença do MAO. Cabe ressaltar que, para este sistema catalítico, o uso de TMA ao invés de MAO proporciona a formação de um sistema catalítico altamente ativo (1.342 kg de PE/mol[V]·h·atm). A maior atividade (1.882 kg de PE/mol[V]·h·atm) para o complexo 2 foi encontrada quando o mesmo foi suportado “in situ” sobre SiO2, utilizando MAO como cocatalisador. O catalisador de vanádio preparado “in situ” sobre o suporte na presença do MAO apresentou uma atividade catalítica de 22 kg de PE/mol[V]·h·atm) sendo a mesma inferior àquela obtida utilizando o sistema via imobilização do catalisador “in situ”. Várias rotas sintéticas (hidrolíticas e não-hidrolíticas) objetivando a preparação “in situ” do catalisador sobre sílicas-híbridas foram empregadas, entretanto todas as tentativas falharam devido à alta reatividade do grupo NCO com alguns reagentes empregados no processo de preparação das mesmas. Uma série de catalisadores híbridos foram preparados pela combinação e imobilização seqüencial de {TpMs*}V(NtBu)Cl2 (1) e [LFeCl2] (8) (L = 2,6-bis(imino)piridila) sobre SiO2/MAO (4,0% em peso de Al/SiO2) em diferentes proporções (1:1) e (1:3). Todos os sistemas foram ativos na polimerização do etileno na presença de MAO como cocatalisador. A atividade mostrou-se dependente da natureza do complexo e da ordem de imobilização. A maior atividade foi obtida para o sistema V/Fe/SMAO-4 (1:1) (117 kg de PE/mol[M]·h·atm). Baseado nas curvas de DSC, diferentes tipos de PE podem ser obtidos dependendo da natureza do complexo imobilizado e da ordem da adição dos catalisadores no suporte. Para os sistemas híbridos, a presença do Fe determina a formação de PE com dois picos de fusão.

Polimerização de propeno com catalisadores metalocênicos via suportação in-situ utilizando SMAO como suporte

Os catalisadores metalocênicos Me2Si(Ind)2ZrCl2 e Me2Si(2-Me-Ind)2ZrCl2 foram suportados in-situ sobre SMAO e empregados na polimerização de propeno na presença de alquilalumínios tais como TEA, IPRA ou TIBA. Os resultados obtidos demonstraram que o tipo e a concentração de alquilalumínio presente no meio reacional influenciaram tanto a atividade catalítica quanto as propriedades dos polímeros gerados. Os polímeros obtidos com o catalisador suportado in-situ apresentaram propriedades distintas das obtidas no polímero gerado através da polimerização homogênea, além de morfologia controlada, confirmando que de fato a polimerização ocorreu sobre a superfície do SMAO. Através da deconvolução das curvas de GPC foi constatado o aumento do número de tipos de sítios ativos no sistema catalítico suportado in-situ, resultado que também confirmou a heterogeneização do catalisador sobre o suporte. Com o auxílio de cálculos teóricos e da deconvolução das curvas de GPC foi possível propor estruturas para os sítios ativos dos sistemas homogêneo metaloceno/MAO e heterogêneo (suportado in-situ) metaloceno/SMAO/alquilalumínio. Quando eteno foi utilizado como monômero, o comportamento do sistema catalítico metaloceno/SMAO/alquilalumínio suportado in-situ foi distinto do obtido com propeno. O catalisador Me2Si(Ind)2ZrCl2 suportado ex-situ sobre SMAO através de técnicas convencionais de suportação foi avaliado por EXAFS e foi constatado que a vizinhança eletrônica do zircônio é influenciada pela razão Zr/SMAO. Os resultados obtidos por EXAFS foram correlacionados com a variação na atividade catalítica na polimerização de eteno em função da alteração na razão Zr/SMAO.

Reação de polimerização em cadeia

Apresenta a técnica da Reação de Polimerização em Cadeia (PCR), método de rotina para isolar rapidamente sequências específicas a partir de uma mistura complexa de sequências genômicas ou de cDNAs, com sua evolução desde a primeira apresentação em um encontro científico até a metodologia atual. Lista os sete componentes básicos para o PCR e as três fases que ocorrem no termociclador, desnaturação do DNA, anelamento do primer e extensão da coenzima. Por meio de uma animação, indica o que ocorre com o DNA dentro do termociclador, até o trigésimo ciclo, com a formação de aproximadamente 1 bilhão da sequência alvo desejada. Em um laboratório, realiza toda a metodologia e análise do PCR e ensina como visualizar o DNA usando a técnica de eletroforese em gel e corantes, analisando o resultado e indicando a aplicação do PCR no setor sucroalcooleiro.

Otimização do processo de síntese do aluminato de cobalto via método de polimerização de complexos (MPC) através do planejamento fatorial fracionado

In the ceramics industry are becoming more predominantly inorganic nature pigments. Studies in this area allow you to develop pigments with more advanced properties and qualities to be used in the industrial context. Studies on synthesis and characterization of cobalt aluminate has been widely researched, cobalt aluminate behavior at different temperatures of calcinations, highlighting especially the temperatures of 700, 800 and 900° C that served as a basis in the development of this study, using the method of polymerization of complex (CPM), economic, and this method applied in ceramic pigment synthesis. The procedure was developed from a fractional factorial design 2 (5-2) in order to optimize the process of realization of the cobalt aluminate (CoAl2O4), having as response surfaces the batch analysis data of Uv-vis spectroscopy conducted from the statistic software 7.0, for this were chosen five factors as input variables: citric acid (stoichiometric manner), puff or pyrolysis time (h), temperature (° C), and calcinations (° C/min), at levels determined for this study. By applying statistics in the process of obtaining the CoAl2O4 is possible the study of these factors and which may have greater influence in getting the synthesis. The pigments characterized TG/DSC analyses, and x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM/EDS) in order to establish the structural and morphological aspects of pigment CoAl2O4, among the factors studied it were found to statically with increasing calcinations temperature 700°< 800 <900 °C, the bands of Uv-vis decrease with increasing intensity of absorbance and that with increasing time of puff or pyrolysis (h) there is an increase in bands of Uv-vis proportionally, the generated model set for the conditions proposed in this study because the coefficient of determination can explain about 99.9% of the variance (R²), response surfaces generated were satisfactory, so it s possible applicability in the ceramics industry of pigments

Propriedade fotoluminescente da ZrO2: Tb+3, Eu+3, Tm+3 obtida pelo método de polimerização de complexos

Recent studies are investigating a new class of inorganic materials which arise as a promising option for high performance applications in the field of photoluminescence. Highlight for rare earth (TR +3 ) doped, which have a high luminous efficiency, long decay time and being able to emit radiation in the visible range, specific to each element. In this study, we synthesized ZrO2: Tb +3 , Eu +3 , Tm +3 nanoparticles complex polymerization method (CPM). We investigated the influences caused by the heat treatment temperature and the content of dopants in zirconia photoluminescent behavior. The particles were calcined at temperature of 400, 500 and 600 ° C for two hours and ranged in concentration of dopants 1, 2, 4 and 8 mol% TR +3 . The samples were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, photoluminescence of measurements and uv-visible of spectroscopies. The results of X-ray diffraction confirmed the formation of the tetragonal and cubic phases in accordance with the content of dopants. The photoluminescence spectra show emission in the region corresponding simultaneous to blue (450 nm), green (550 nm) and red (615 nm). According to the results, ZrO2 particles co-doped with rare earth ions is a promising material white emission with a potential application in the field of photoluminescence

Desenvolvimento de microcápsulas contendo as antocianinas presentes no corante do extrato do jambo por polimerização interfacial

The industries of food, medicine and cosmetic apply microencapsulation for many reasons, among them, stabilize the active, control the release of encapsulated and separate incompatible components of the formulation. In this context, microencapsulation techniques have been used in the food industry to provide stable liquid and solid ingredients. Anthocyanins have high antioxidant potential, but they are photodegradable. The challenges are therefore directed to the research for techniques that could make this potential remaining active and bioavailable and could be used as a vehicle for the delivery release of bioactive and micronutrients in appropriate conditions and levels. This work has as main objective to propose a method to encapsulate the anthocyanins in the extract of mountain apple using the interfacial polymerization technique. As well as to define the ideal conditions of temperature and agitation system for this procedure. The microparticles were characterized for size, morphology, active distribution, surface charge, degradation, composition and stability. The results, like particle diameter of 5.94 μm and Zeta potential of 7.03 mV, showed that the technique used to obtain these microparticles was satisfactory and has potential for application in cosmetics and food

Comparação da influência entre tempos de polimerização em resinas compostas polimerizadas com LED e Luz Incandescente

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da influência dos diferentes tempos de polimerização por luz incandescente sobre a resistência ao desgaste abrasivo de resinas compostas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização de látices acrílicos reticulados com (1,6-diacrilato propoxilato hexanodiol) via polimerização em emulsão

Latices based on acrylic acid and ethyl methacrylate, crosslinked with 1,6‐propoxylate‐hexanodiol diacrylate were synthesized via emulsion polymerization with different monomeric compositions. The resultant latices were thickened with different NaOH/(acrylic acid) molar ratios and were characterized by titrimetry, zeta potential measurements, turbidimetry, and capillary viscometry. Intrinsic viscosity was determined for an uncrosslinked copolymer, using toluene as solvent. All the latices were coagulated with NaCl and washed with water at 60°C analyzed by FTIR spectrophotometry, in order to characterize functional groups from the copolymer and crosslinking agent.

Encapsulação de nanopartículas de magnetita em matriz de poli(metacrilato de metilacoácido metacrílico) por processo de polimerização em miniemulsão

Magnetic particles are systems with potential use in drug delivery systems, ferrofluids, and effluent treatment. In many situations, such as in biomedical applications, it is necessary to cover magnetic particles with an organic material, as polymers. In this work, magnetic particles were obtained through covering magnetite particles with poly(methyl methacrylate‐comethacrylic acid) via miniemulsion polymerization process. The resultant materials were characterized X‐ray diffraction (XRD), Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), zeta potential (��) measurements and vibrating sample magnetometry (VSM). XRD results showed magnetite as the predominant cristalline phase in all samples and that cristallites had nanometric dimensions. Thermogravimetric analysis revealed an increase in polymer thermal stability as a result of magnetite encapsulation. TGA results showed also that the encapsulation efficiency was directly related to nanoparticles s hidrofobicity degree. VSM measurements showed that magnetic polymeric particles were superparamagnetic, so that they may be potentially used for magnetic (bio)separation

Extração de DNA de materiais de arquivo e fontes escassas para utilização em reação de polimerização em cadeia (PCR)

Este trabalho visou a comparação de cinco métodos diferentes de extração de DNA de materiais de arquivo (tecidos incluídos em parafina, esfregaços de sangue periférico - corados e não corados com Leishman, lâminas com mielogramas, gotas de sangue em Guthrie Card) e de fontes escassas (células bucais, um e três bulbos capilares e 2 mL de urina), para que fossem avaliadas a facilidade de aplicação e a facilidade de amplificação deste DNA pela técnica da reação de polimerização em cadeia (PCR). Os métodos incluíram digestão por proteinase K, seguida ou não por purificação com fenol/clorofórmio; Chelex 100® (BioRad); Insta Gene® (BioRad) e fervura em água estéril. O DNA obtido foi testado para amplificação de três fragmentos gênicos: Brain-derived neutrophic factor (764 pb), Factor V Leiden (220 pb) e Abelson (106 pb). de acordo com o comprimento do fragmento gênico estudado, da fonte potencial de DNA e do método de extração utilizado, os resultados caracterizaram o melhor caminho para padronização de procedimentos técnicos a serem incluídos no manual de Procedimentos Operacionais Padrão do Laboratório de Biologia Molecular do Hemocentro - HC - Unesp - Botucatu.