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Tipo: Tese
Data do documento: 5-Jan-2022
Autor(es): SANTOS JUNIOR, Paulo Bisi dos
Afiliação do(s) Autor(es): UFPA - Universidade Federal do Pará
Primeiro(a) Orientador(a): MACHADO, Nélio Teixeira
Título: Estudo do processo de depolimerização de resíduos de resinas dentárias de polimetilmetacrilato (PMMA) via pirólise
Título(s) alternativo(s): Study of the depolimerization process of waste from polymethyl methacrylate resins (PMMA) through pyrolysis
Citar como: SANTOS JUNIOR, Paulo Bisi dos. Estudo do processo de depolimerização de resíduos de resinas dentárias de polimetilmetacrilato (PMMA) via pirólise. Orientador: Nélio Teixeira Machado. 2022. 132f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2022. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/13898. Acesso em:.
Resumo: Os materiais polímeros devido à diversidade de suas propriedades, facilidade de processamento e capacidade de substituir materiais tradicionais, tornou-se indispensáveis na sociedade moderna, embora, o crescente acumulo de resíduos plásticos torna-se um problema relevante de difícil gerenciamento. Diante deste quadro, pesquisas em sustentabilidade tem investido em novas estratégias com foco no processamento e transformação dos resíduos plásticos onde o processo de pirólise apresenta-se como tecnologia promissora. Neste trabalho, as sobras de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram submetidas à pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato). A degradação térmica de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram analisadas por TG / DTG para orientar as condições de operação. A pirólise foi realizada em um reator de 143L, a 345, 405 e 420 °C, 1,0 atm. Os produtos líquidos de reação obtidos aos 345 °C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, foram caracterizados físico-quimicamente por densidade, viscosidade cinemática e índice de refração. A composição química dos produtos líquidos de reação obtidos a 354°C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, a 405 °C, em 50, 70 e 130 minutos e a 420 °C, 40, 60, 80, 100, 110 e 130 minutos foram determinados por GC-MS. As experiências mostram que os rendimentos da fase líquida foram 55,50%, 48,73% e 48,20% (em peso), a 345, 405 e 420 °C, respectivamente, mostrando um comportamento sigmóide suave, diminuindo com o aumento da temperatura do processo, enquanto os da fase gás foram 31,69%, 36,60% e 40,13% (peso), respectivamente, aumentando com a temperatura. A densidade de produtos líquidos de reação, viscosidade cinemática e índice de refração obtidos em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, variaram entre 0,9227 e 0,9380 g/mL, 0,566 e 0,588 mm2/s e 1,401 e 1,414 respectivamente, mostrando erros percentuais entre 0,74 e 2,36%, 7,40 e 10,86% e 0,00 e 0,92%, respectivamente, em comparação com os valores padrão de densidade, viscosidade cinemática e índice de refração do MMA(metilmetacilato) puro a 20 °C. O GC-MS identificou nos produtos líquidos da reação durante a pirólise a 345, 405 e 420°C, 1,0 atm, ésteres de ácidos carboxílicos, álcoois, cetonas e aromáticos, apresentando concentrações de MMA (metilmetacilato) entre 83,454 e 98,975% (área). Para todas as experiências cinéticas de depolimerização a 345, 405 e 420 °C, 1,0 atm, as concentrações de MMA (metilmetacilato) na fase líquida, entre 30 e 80 minutos, atingem purezas acima de 98% (área), diminuindo drasticamente com aumento do tempo de reação após 100 minutos, possibilitando depolimerizar as sobras de resinas dentais reticuladas à base de PMMA por pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato).
Abstract: Polymer materials, due to the diversity of their properties, ease of processing and ability to replace traditional materials, have become indispensable in modern society, although the growing accumulation of plastic waste has become a relevant problem that is difficult to manage. Given this situation, sustainability research has invested in new strategies focused on the processing and transformation of plastic waste where the pyrolysis process presents itself as a promising technology. In this work, the cross-linked PMMA-based dental resins scraps submitted to pyrolysis to recover MMA (Methylmethacrylate). The thermal degradation of cross-linked PMMA-based dental resins scraps analyzed by TG/DTG to guide the operating conditions. The pyrolysis carried out in a reactor of 143L, at 345, 405, and 420 °C, 1.0 atm. The reaction liquid products obtained at 345 °C, 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 110 minutes, physicochemical characterized for density, kinematic viscosity, and refractive index. The chemical composition of reaction liquid products obtained at 354 °C, 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 110 minutes, at 405 °C, 50, 70, and 130 minutes, and at 420°C, 40, 60, 80, 100, 110, and 130 minutes determined by GC-MS. The experiments show that liquid phase yields were 55.50%, 48.73%, and 48.20% (wt.), at 345, 405, and 420 °C, respectively, showing a smooth sigmoid behavior, decreasing with increasing process temperature, while that of gas phase were 31.69%, 36.60%, and 40.13% (wt.), respectively, increasing with temperature. The reaction liquid products density, kinematic viscosity, and refractive index obtained at 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 110 minutes, varied between 0.9227 and 0.9380 g/mL, 0.566 and 0.588 mm2/s, and 1.401 and 1.414, respectively, showing percentage errors between 0.74 and 2.36%, 7.40 and 10.86%, and 0.00 and 0.92%, respectively, compared to standard values for density, kinematic viscosity, and refractive index of pure MMA (Methylmetaclylate) at 20 °C. The GC-MS identified in the reaction liquid products during pyrolysis at 345, 405, and 420 °C, 1.0 atm, esters of carboxylic acids, alcohols, ketones, and aromatics, showing concentrations of MMA (Methylmetaclylate) between 83.454 and 98.975% (area.). For all the depolymerization kinetic experiments at 345, 405, and 420 °C, 1.0 atm, the concentrations of MMA (Methylmetaclylate) in the liquid phase, between 30 and 80 minutes, reach purities above 98% (area.), decreasing drastically with increasing reaction time after 100 minutes, thus making it possible to depolymerize the cross-linked PMMA-based dental resins scraps by pyrolysis to recover MMA (Methylmethaclylate).
Palavras-chave: Pirólise
Análise de Processos
Recuperação de Metacrilato de metila (MMA)
Poli(metilmetacrilato) (PMMA)
Pyrolysis
Process analysis
Recovery of MMA
Área de Concentração: USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Linha de Pesquisa: ENGENHARIA DE PROCESSOS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

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