Determinação de parâmetros viscosimétricos de poliacrilonitrila em diferentes solventes

• Autor(a) principal: Alves, Antônio Lima
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/17708
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA; Poliacrilonitrila; Solventes; Viscosidade

A poliacrilonitrila (PAN) é indispensável para a produção de fibras de carbono (CF). Sua produção deve crescer alavancada pelo mercado de CFs, mesmo com a diminuição de sua demanda na indústria têxtil. Seus solventes, porém, causam danos hepáticos e problemas congênitos, sofrendo restrições e ameaças de banimento ao redor do mundo. Solventes salinos e o dimetilsulfóxido (DMSO) são alternativas que não apresentam os mesmos riscos e podem ser utilizados para solubilizar a PAN. Duas diferentes formulações de PAN foram utilizadas neste trabalho: PAN-co-MA-co-IA (171 kDa) e PAN-co-MMAco- IA (174 kDa), sendo elas copolímeros de acrilonitrila, acrilato ou metacrilato de metila, respectivamente, e ácido itacônico. As soluções de PAN nos solventes alternativos apresentados foram analisadas viscosimetricamente para a determinação da viscosidade intrínseca, das concentrações de sobreposição e emaranhamento e do parâmetro de interação polímero-solvente. Tais parâmetros ajudam a definir a aptidão de um sistema para processar a PAN por fiação a úmido, um dos principais métodos de processamento. Observou-se que o solvente Zn47,5 (solução aquosa com 47,5 % de ZnCl2 e 12,5 % de CaCl2) possui interação fraca com a PAN-co-MMA-co-IA. Os demais solventes salinos, para esse mesmo polímero, também se mostraram desaconselháveis por causa do elevado valor de viscosidade que possuem, inviabilizando o processamento com as concentrações de polímero necessárias. O mesmo ocorreu para a PAN-co-MA-co-IA em Zn60 (solução aquosa de ZnCl2 60 %) e Zn35 (solução aquosa com 35 % de ZnCl2 e 25 % de CaCl2). Já em Zn47,5, essa macromolécula apresentou baixa viscosidade, podendo ser utilizada no processamento. Além disso, o DMSO resultou em soluções pouco viscosas, com boa interação e alta concentração de emaranhamento. Observou-se que o modelo de Fédors era aplicável à PAN em solvente salino, apesar de se observar que não se adequava aos modelos de Huggins e Kraemer. Um modelo foi proposto para a previsão da concentração de sobreposição a partir da viscosidade intrínseca da PAN em solvente salino, evidenciando a inadequação dos modelos existentes. Por fim, um modelo simples, aplicável a qualquer solvente, foi desenvolvido e proposto para a determinação rápida da concentração de emaranhamento, compatível com o método gráfico de Graessley.