Detector óptico NIR in-line para monitoramento da degradação termomecânica do polipropileno durante a extrusão

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tibola, Ademar
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16370
Resumo: The present research aimed to develop an in-line NIR (near infrared) optical detector to monitor polypropylene (PP) thermomechanical degradation during extrusion. The optical detector monitors, in real time, the absorbance of OH and CH chemical bonds, specifically. Hydroperoxides, which contain an OH (hydroxyl) chemical bond, are one of the main thermomechanical degradation products that arise during PP extrusion. The absorption of electromagnetic radiation, through the OH and CH bonds, is monitored by an optoelectronic system installed immediately after the extrusion process, in the extruder die. The electromagnetic radiation emission system consists of an output module with NIR-emitting LEDs and an electronic radiation intensity control system. The electromagnetic signal is then converted into a voltage signal by the NIR receiver, amplified, converted from analog to digital, and finally transmitted to a computer via USB. A software is responsible for performing the processing and graphic display of the NIR receiver signals, monitoring the level of polymer degradation during extrusion. The optical detector was validated on a bench, monitoring the absorbance of specific chemical bonds present in the organic liquids carbon tetrachloride, ethanol, acetone and hexane. The validation included the monitoring of absorbance of PP polymeric films reprocessed in an extruder. In addition, the optical detector was validated in the extruder, by monitoring the absorbance, in the transient state, of previously reprocessed PP, as well as using a polypropylene/polyvinyl alcohol (PP/PVAl) polymer blend. Finally, the optical detector was used for in-line monitoring of the thermomechanical degradation of PP during the extrusion process.
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Hydroperoxides, which contain an OH (hydroxyl) chemical bond, are one of the main thermomechanical degradation products that arise during PP extrusion. The absorption of electromagnetic radiation, through the OH and CH bonds, is monitored by an optoelectronic system installed immediately after the extrusion process, in the extruder die. The electromagnetic radiation emission system consists of an output module with NIR-emitting LEDs and an electronic radiation intensity control system. The electromagnetic signal is then converted into a voltage signal by the NIR receiver, amplified, converted from analog to digital, and finally transmitted to a computer via USB. A software is responsible for performing the processing and graphic display of the NIR receiver signals, monitoring the level of polymer degradation during extrusion. The optical detector was validated on a bench, monitoring the absorbance of specific chemical bonds present in the organic liquids carbon tetrachloride, ethanol, acetone and hexane. The validation included the monitoring of absorbance of PP polymeric films reprocessed in an extruder. In addition, the optical detector was validated in the extruder, by monitoring the absorbance, in the transient state, of previously reprocessed PP, as well as using a polypropylene/polyvinyl alcohol (PP/PVAl) polymer blend. Finally, the optical detector was used for in-line monitoring of the thermomechanical degradation of PP during the extrusion process.A presente pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de um detector óptico NIR (infravermelho próximo) in-line para monitoramento da degradação termomecânica do polipropileno (PP) durante a extrusão. O detector óptico monitora, em tempo real, a absorbância das ligações químicas OH e CH, especificamente. Os hidroperóxidos, os quais contém a ligação química OH (hidroxila), são um dos principais produtos da degradação termomecânica que surge durante a extrusão do PP. A absorção de radiação eletromagnética, pelas ligações OH e CH, são acompanhados por um sistema optoeletrônico instalado imediatamente após o processo de extrusão, na matriz da extrusora. O sistema de emissão de radiação eletromagnética é composto por um módulo de saída com LEDs emissores NIR e por um sistema eletrônico de controle de intensidade de radiação. O sinal eletromagnético é então convertido em sinal de tensão elétrica pelo receptor NIR, amplificado, convertido de analógico para digital e, por fim, transmitido à um computador via USB. Um software é responsável por realizar o processamento e exibição gráfica dos sinais do receptor NIR, monitorando a degradação termomecânica do polímero durante a extrusão. O detector óptico foi validado em bancada, monitorando-se a absorbância de ligações químicas específicas presentes nos líquidos orgânicos tetracloreto de carbono, etanol, acetona e hexano. A validação incluiu a verificação da absorbância de filmes poliméricos de PP reprocessados em extrusora. Em complemento, o detector óptico foi validado na extrusora, através do monitoramento da absorbância, no estado transiente, de PP previamente reprocessado, bem como com utilização de blenda polimérica polipropileno/álcool polivinílico (PP/PVAl). Por fim, o detector óptico foi utilizado para monitoramento in-line da degradação termomecânica do PP durante o processo de extrusão.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES - Processo nº 23038.021524/2016-88porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessDegradação termomecânicaMonitoramento in-lineInfravermelho próximoExtrusãoThermomechanical degradation;In-line monitoringNear infraredExtrusionENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAODetector óptico NIR in-line para monitoramento da degradação termomecânica do polipropileno durante a extrusãoIn-line NIR optical detector for monitoring the thermomechanical degradation of polypropylene during extrusioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006006b2d5997-da68-4e0a-acd3-60ce6225978freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALAdemar Tibola - Tese.pdfAdemar Tibola - Tese.pdfapplication/pdf8523718https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/1/Ademar%20Tibola%20-%20Tese.pdf29ef1cfe3042944599cecfee9b76cfb4MD51BCO carta comprovante autoarquivamento P .pdfBCO carta comprovante autoarquivamento P .pdfapplication/pdf1207094https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20.pdfc499d918bf062731ae4734e17b71dd72MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTAdemar Tibola - Tese.pdf.txtAdemar Tibola - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain249087https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/4/Ademar%20Tibola%20-%20Tese.pdf.txt5f48f231a4bfcbb51c67fddd7ffecc51MD54BCO carta comprovante autoarquivamento P .pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento P .pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILAdemar Tibola - Tese.pdf.jpgAdemar Tibola - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6215https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/5/Ademar%20Tibola%20-%20Tese.pdf.jpgeac1a80023fa82dffa77060cef1c607fMD55BCO carta comprovante autoarquivamento P .pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento P .pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14145https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16370/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20.pdf.jpg6e40e478d62fc4ab6e7bda69a030e57dMD57ufscar/163702023-09-18 18:32:28.786oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16370Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:28Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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