Monitoramento in/on-line da malaxagem na extrusão: hidrólise e extensão de cadeia do poli(tereftalato de etileno) e fusão do polipropileno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bicalho, Luciana Assumpção
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17179
Resumo: During twin-screw extrusion, understanding and quantifying the behaviour of molten polymers under different conditions is limited by the complex configuration of the equipment. Due to this fact, real-time extrusion monitoring techniques have gained space, among them, the use of optics is quite attractive since its response time is short and there is no disturbance of the analysed medium. This work focused on the study of real-time in/on-line monitoring of polymeric casting during twin-screw extrusion in different malaxation situations by two optical techniques: turbidity and birefringence. A methodology was developed for in-line monitoring of hydrolysis, chain extension and simultaneous occurrence of both reactions for PET in different screw profiles. A specific equipment was also developed to be laterally coupled to the twin-screw extruder, promoting on-line monitoring of PP melting, at different malax points in the extrusion barrel. In the in-line monitoring of the reactions with PET, it was concluded that when evaluating each reaction separately the screw profile with a preferentially dispersive mixture was better for the chain extension reaction; on the other hand, the profile with a distributive character provided a better hydrolysis reaction. The intrinsic viscosity measurements of the samples taken during extrusion corroborated with the results obtained in-line, validating the measurements. In on-line monitoring, the axial melt profile of the PP melt flow during the first malaxation zone was quantified in real time. The melt fraction of PP in the flow was estimated by measuring its turbidity and flow birefringence. The turbidity decreased as the melt developed, as the ratio of the solid-to-fused polymer interfaces decreased. On the other hand, birefringence increased as the melt progressed.
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Due to this fact, real-time extrusion monitoring techniques have gained space, among them, the use of optics is quite attractive since its response time is short and there is no disturbance of the analysed medium. This work focused on the study of real-time in/on-line monitoring of polymeric casting during twin-screw extrusion in different malaxation situations by two optical techniques: turbidity and birefringence. A methodology was developed for in-line monitoring of hydrolysis, chain extension and simultaneous occurrence of both reactions for PET in different screw profiles. A specific equipment was also developed to be laterally coupled to the twin-screw extruder, promoting on-line monitoring of PP melting, at different malax points in the extrusion barrel. In the in-line monitoring of the reactions with PET, it was concluded that when evaluating each reaction separately the screw profile with a preferentially dispersive mixture was better for the chain extension reaction; on the other hand, the profile with a distributive character provided a better hydrolysis reaction. The intrinsic viscosity measurements of the samples taken during extrusion corroborated with the results obtained in-line, validating the measurements. In on-line monitoring, the axial melt profile of the PP melt flow during the first malaxation zone was quantified in real time. The melt fraction of PP in the flow was estimated by measuring its turbidity and flow birefringence. The turbidity decreased as the melt developed, as the ratio of the solid-to-fused polymer interfaces decreased. On the other hand, birefringence increased as the melt progressed.Durante a extrusão dupla rosca, o entendimento e a quantificação do comportamento dos polímeros fundidos em diferentes condições são limitados à complexa configuração do equipamento. Devido a esse fato, técnicas de monitoramento da extrusão em tempo real ganharam espaço e, entre elas, o uso da óptica é bastante atrativo, uma vez que seu tempo de resposta é curto e não há perturbação do meio analisado. Esse trabalho voltou-se ao estudo do monitoramento em tempo real in/on-line do fundido polimérico, durante extrusão dupla rosca em diferentes situações de malaxagem por duas técnicas ópticas: turbidez e birrefringência. Houve o desenvolvimento de uma metodologia para o monitoramento in-line da hidrólise, extensão de cadeia e ocorrência simultânea de ambas as reações para o PET em diferentes perfis de rosca. Também foi desenvolvido um equipamento especificamente para ser acoplado lateralmente na extrusora dupla rosca, promovendo o monitoramento on-line da fusão do PP, em pontos de malaxagem distintos do barril de extrusão. No monitoramento in-line das reações com o PET chegou-se à conclusão que ao se avaliar separadamente cada reação, o perfil de rosca com uma mistura preferencialmente dispersivo era melhor para a reação de extensão de cadeia; já o perfil com caráter distributiva proporcionava maior reação de hidrólise. As medidas de viscosidade intrínseca das amostras recolhidas durante a extrusão corroboraram com os resultados obtidos in-line, validando as medidas. No monitoramento on-line foi quantificado em tempo real o perfil de fusão axial do fluxo de fusão do PP durante a primeira zona de malaxagem. A fração fundida de PP no fluxo foi estimada medindo sua turbidez e birrefringência de fluxo. A turbidez diminuiu à medida que a fusão se desenvolveu, uma vez que a relação entre as interfaces de polímero sólido-fundido diminuiu. Por outro lado, a birrefringência aumentou conforme a fusão progredia.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo PROEX 88882.332717/2019-01, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo PDSE/CAPES nº 88881.132167/2016-01, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade 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/openAccessFusãoHidróliseExtensão de cadeiaBirrefringênciaTurbidezMonitoramento em tempo realMeltingHydrolysisChain extensionBirefringenceTurbidityReal-time monitoringENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAMonitoramento in/on-line da malaxagem na extrusão: hidrólise e extensão de cadeia do poli(tereftalato de etileno) e fusão do polipropilenoIn/on-line monitoring of kneading in extrusion: hydrolysis and chain extension of polyethylene terephthalate and polypropylene meltinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600cfbab995-f931-4896-9912-8c1298d86af0reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdfLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdfTeseapplication/pdf3796586https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/1/Luciana%20Assump%c3%a7%c3%a3o%20Bicalho%20-%20Tese%20.pdf4996dbc4a7a7e129a63e6eb6f15aaba5MD51BCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdfBCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdfBCO carta comprovante autoarquivamentoapplication/pdf1188950https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20%282%29.pdfbd5788b61ac3001eff7c4a6fc8da519bMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdf.txtLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdf.txtExtracted texttext/plain203919https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/4/Luciana%20Assump%c3%a7%c3%a3o%20Bicalho%20-%20Tese%20.pdf.txt1f4884392d67e200755c5a11d92944f3MD54BCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20%282%29.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdf.jpgLuciana Assumpção Bicalho - Tese .pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6427https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/5/Luciana%20Assump%c3%a7%c3%a3o%20Bicalho%20-%20Tese%20.pdf.jpg250ad260465a67cbe92fa2b2940e7128MD55BCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento P (2).pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14337https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17179/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P%20%282%29.pdf.jpg7f1f9a5c90c92523420ae53c6451f887MD57ufscar/171792023-09-18 18:32:34.093oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17179Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:34Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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