Identificação e simulação da melhor rota tecnológica para produção do nylon 12

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Umeda, Rafael Eij, 1996-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5323
Resumo: Orientador: Maria Regina Wolf Maciel
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spelling Identificação e simulação da melhor rota tecnológica para produção do nylon 12Identification and simulation of the best technological route for the production of nylon 12PoliamidasNailonSimulaçãoSimulação de processosPolyamideNylonSimulationProcess simulationOrientador: Maria Regina Wolf MacielDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Na recente pandemia devido ao COVID-19 (novo Corona Vírus) ficou evidente a necessidade de EPI’s (equipamentos de proteção individual) para proteger os profissionais da saúde que trabalham em contato direto com os pacientes. Dentre estes, destacam-se as máscaras e protetores faciais, que podem ser fabricados por manufatura aditiva, também conhecida por impressão 3D. Um insumo para a construção destes EPI’s é o Nylon 12, uma poliamida com excelente propriedade mecânica que requer menor potência e, portanto, gastos de energia, permitindo a construção rápida e com a qualidade necessária para ser um EPI, adequando-se melhor ao processo de manufatura aditiva comparado a outras poliamidas. Contudo, este não está tão facilmente disponível principalmente no mercado nacional quando comparado com outros Nylons, sendo, portanto, importante desenvolver este tipo de material no país para atender às demandas, principalmente no que se refere aos EPI’s. Neste contexto, este trabalho identifica as possíveis rotas tecnológicas para a obtenção do Nylon 12 e através de critérios objetivos, como grau de avanço tecnológico do processo e disponibilidade de matéria prima, definiu-se a polimerização por abertura de anel hidrolítica como melhor rota. Uma vez identificada, apresentou-se o equacionamento da polimerização do projeto conceitual definido. O modelo cinético do processo consiste em 8 reações no total, 3 reações principais, 2 reações com o dímero cíclico e 3 reações envolvendo ácido e amina monofuncional. A partir delas, foram demonstradas as equações de taxas globais e por componente, balanços molar e de energia e modelos de transferência de massa e de equilíbrio de fases. Com base nos resultados obtidos da simulação do processo feita no Aspen Polymer Plus®, conclui-se que o processo é viável, uma vez que foi observada a formação de um polímero com alta conversão e massa molar conforme dados experimentais. A avaliação destas propriedades do polímero é de extrema importância, visto que tais propriedades possuem significativo impacto nas características do produto final e sua aplicação. Também foram investigados perfis de variação de diversas variáveis do processo tais como conversão, massa molar média, grau de polimerização médio, proporcionando uma melhor compreensão do processo, podendo-se, assim, serem utilizados na otimização da planta experimentalAbstract: In the recent pandemic due to COVID-19 (new Corona Virus) it became evident the need for PPE (personal protective equipment) to protect health professionals who work in direct contact with patients. Among these, masks and face shields stand out, which can be manufactured by additive manufacturing, also known as 3D printing. An input for the construction of these PPE's is Nylon 12, a polyamide with excellent mechanical property that requires less power and, therefore, energy expenditure, allowing for quick construction and with the quality necessary to be an PPE, adapting better to the process. additive manufacturing compared to other polyamides. However, this is not so easily available, mainly in the national market when compared to other Nylons, therefore, it is important to develop this type of material in the country to meet the demands, especially with regard to PPE. In this context, this work identifies the possible technological routes to obtain Nylon 12 and through objective criteria, such as the degree of technological advance of the process and availability of raw material, polymerization by hydrolytic ring opening was defined as the best route. Once identified, the polymerization equation of the defined conceptual project was presented. The kinetic model of the process consists of 8 reactions in total, 3 main reactions, 2 reactions with the cyclic dimer and 3 reactions involving acid and monofunctional amine. From them, the equations of global and per component rates, molar and energy balances and models of mass transfer and phase equilibrium were demonstrated. Based on the results obtained from the simulation of the process carried out in Aspen Polymer Plus®, it is concluded that the process is viable, since the formation of a polymer with high conversion and molar mass was observed according to experimental data. The evaluation of these polymer properties is extremely important, since such properties have a significant impact on the characteristics of the final product and its application. Variation profiles of several process variables such as conversion, average molar mass, average degree of polymerization was also investigated, providing a better understanding of the process, which could be used in the optimization of the experimental plantMestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia QuímicaCAPES001CNPQ[s.n.]Maciel, Maria Regina Wolf, 1955-Guirardello, ReginaldoMelo, Delba Nisi CosmeUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASUmeda, Rafael Eij, 1996-20222022-06-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (155 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5323UMEDA, Rafael Eij. Identificação e simulação da melhor rota tecnológica para produção do nylon 12. 2022. 1 recurso online (155 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5323. 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