Trabalho de conclusão de graduação
Determinação de parâmetros viscosimétricos de poliacrilonitrila em diferentes solventes
Autor
Alves, Antônio Lima
Institución
Resumen
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.