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Desenvolvimento de Nylon 6 em unidade experimental de polimerização e aplicação em prototipagem rápida com laser de CO2

Processo: 06/06713-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2007
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2009
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Rubens Maciel Filho
Beneficiário:Maria Carolina Burgos Costa
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Nylons   Lasers de gás   Processos químicos

Resumo

Este projeto envolve a implantação de uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon 6 para novas aplicações como plástico de engenharia, em especial para aplicações em processo de Prototipagem Rápida com laser de CO2. O processo investigado é a polimerização hidrolítica do Nylon 6 a partir do monômero caprolactama, em um reator de bancada em batelada. Os estudos de modelagem e simulação pretendem incorporar, além dos balanços de massa e energia e do modelo cinético, correlações para os processos de transferência de calor e de massa, dessorção da superfície livre e efeitos da pressão no reator. Far-se-á uma avaliação de sensibilidade dos resultados do modelo a mudanças nos valores de alguns parâmetros reacionais, tais como concentração de água e outros aditivos (ácido acético, dióxido de titânio, dentre outros) e, também, a correlação entre os coeficientes de atividade do monômero e da água e a conversão do monômero. Os parâmetros ótimos do modelo serão determinados utilizando técnicas de otimização (como, por exemplo, programação quadrática sucessiva (SQP) e o método de Box) e o modelo será validado com os dados da unidade experimental. O modelo desenvolvido e validado será, então, utilizado para otimizar o desempenho do reator experimental. Os estudos para o desenvolvimento de novas aplicações para o Nylon 6, com características adequadas para a aplicação em Prototipagem Rápida, pretendem correlacionar os parâmetros reacionais e operacionais (como concentrações de monômero, água e aditivos, temperaturas de operação), às propriedades do polímero obtido. Assim, pretende-se caracterizar o polímero obtido através da verificação da distribuição do peso molecular, grau de polimerização, índice de polidispersão e conversão do monômero, e analisar a influência dos parâmetros reacionais e operacionais nestas propriedades do polímero formado. Dentre as novas aplicações, o Nylon 6 obtido a partir da planta piloto de polimerização será empregado como insumo para a máquina de Prototipagem Rápida, empregando o Laser de CO2. Esta máquina foi desenvolvida e instalada no Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA), possibilitando o desenvolvimento de protótipos e modelos tridimensionais, além de produtos com alto valor agregado. Nesta etapa do trabalho, com a utilização do Nylon 6 em Prototipagem Rápida, serão desenvolvidos testes experimentais, com a aplicação do laser de CO2 a partir do polímero obtido na planta experimental. Os testes experimentais com o laser CO2 aplicado no polímero trarão as condições ótimas para a confecção de protótipos tridimensionais. (AU)

Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
COSTA, Maria Carolina Burgos. Desenvolvimento de nylon-6 em unidade experimental de polimerização para aplicação em prototipagem rapida com laser de CO2. 2009. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química.

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