Cinética de hidrólise de GPTS sob estimulação ultrassônica

Abstract

The sono-hydrolysis of 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (GPTS) was studied as a function of temperature and concentration of oxalic acid, as a reaction catalyst, by means of a heat flux calorimetric method. A reaction cell and ultrasound applying device was idealized for this purpose. Ultrasound forces dissolution to start the hydrolysis reaction. Alcohol yielded in the hydrolysis accelerates dissolution and furthermore the hydrolysis rate. The GPTS hydrolysis rates were studied in mixtures with GPTS/water molar ratio of 1:5, varying the oxalic acid concentration to 0.1 M, 0.2M, 0.4M, 0.5M, 0.6M, 0.8M, and 1.0M, by fixing the temperature at 25ºC. The kinetic model which was found better fitting to the rate equations of GPTS sono-hydrolysis was a rate equation model of order 3/4 regarding to GPTS and first order regarding to water. This rate equation model was adopted for the study of the GPTS hydrolysis as a temperature function. The hydrolysis rates were then studied at the temperatures 5ºC, 10ºC, 20ºC, 30ºC, 40ºC, and 50ºC, by fixing the oxalic acid concentration at 0.3M. The hydrolysis rate constants were found to be in reasonable agreement with the Arrhenius equation. An activation energy of ΔE = (20 ± 2) kJ/mol was estimated for the process

A sono-hidrólise de 3-Glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTS) foi estudada em função da temperatura e da concentração de ácido oxálico, catalisador da reação, através de um método por calorimetria de fluxo. Um dispositivo para a célula de reação e aplicação do ultrassom, com controle e medida da temperatura, foi idealizado para este propósito. O ultrassom força o processo de dissolução para iniciar a reação de hidrólise. O álcool produzido na hidrólise acelera a dissolução e ainda mais a velocidade de hidrólise. As velocidades de hidrólise do GPTS foram estudadas em misturas de GPTS/água na razão molar 1:5, variando-se a concentração de ácido oxálico em 0,1M, 0,2M, 0,4M, 0,6M, 0,8M e 1,0M, fixando a temperatura em 25ºC. O modelo cinético que melhor se ajustou às equações de velocidade de hidrólise do GPTS, estimulada por ultrassom, é um modelo de equação de velocidade de ordem 3/4 com relação ao GPTS e de ordem 1 com relação à água. Este modelo de equação de velocidade foi adotado para o estudo da hidrólise do GPTS em função da temperatura. As velocidades de hidrólise foram então estudadas nas temperaturas de 5ºC, 10ºC, 20ºC, 30ºC, 40ºC e 50ºC, fixando a concentração de ácido oxálico em 0,3M. As constantes de velocidade de hidrólise em função da temperatura foram encontradas em razoável concordância com a equação de Arrhenius. Uma energia de ativação de ΔE = (20 ± 2) kJ/mol foi estimada para o processo