Análise térmica da poliacrilonitrila plastificada com glicerol em extrusora

Abstract

Resumo: Neste trabalho são apresentados resultados de análise térmica para poliacrilonitrila (PAN) plastificada com glicerina. Foram observados os efeitos da glicerina de alta pureza (glicerol) e demais aditivos à base de glicóis na fusão e degradação térmica da PAN pela técnica de DSC sob alta taxa de aquecimento (90 °C/min) e atmosfera inerte. Foi constatado que o glicerol reduziu a temperatura de fusão da PAN de 290 °C para 217 °C. Em uma etapa preliminar foi empregado o método de Kissinger para verificar o efeito da composição química da PAN sob sua degradação térmica. A energia de ativação aparente para o copolímero de PAN foi calculada em 149 kJ.mol -1 . Sugeriu-se que a presença do comonômero acetato de vinila (AV) na composição química da PAN proporcionou menor entalpia de degradação (353 J.g -1 ) em comparação com outros comonômeros constituintes de uma PAN precursora de fibras de carbono (988 J.g -1 ). Palavras-chave: Poliacrilonitrila, glicerina, análise térmica, método de Kissinger. Thermal Analysis of Extruded Polyacrylonitrile Plasticized by GlycerolAbstract: This paper presents results from thermal analysis of polyacrylonitrile (PAN) plasticized with glycerin, where effects from the high purity glycerin (glycerol) and other additives to glycol were studied. Using differential scanning calorimetry (DSC) at high heating rate (90 °C/min) and inert atmosphere, we observed a decrease in the melting temperature of PAN (from 290 °C to 217 °C) owing to the presence of glycerol. The Kissinger's method was used to investigate the kinetics of thermal degradation for acrylonitrile (AN) with vinyl acetate (AV). The apparent activation energy for the copolymer AN/AV was calculated as 149 kJ.mol -1 . The AV comonomer resulted in a lower degradation enthalpy for the copolymer AN/AV (353 J.g -1 ) compared with the comonomers comprising a precursor PAN for carbon fibers (988 J.g -1 ). Keywords: Polyacrylonitrile, glycerin, thermal analysis, Kissinger's method. IntroduçãoA poliacrilonitrila (PAN) é um copolímero sintético, sintetizado preferencialmente via polimerização radicalar a partir do monômero acrilonitrila AN (C 3 H 3 N). A inserção de comonômeros dando origem a copolímeros de PAN podem resultar materiais com novas propriedades, permitindo assim a modificação das propriedades da PAN tanto pelo tipo de comonômero como pela sua quantidade em relação ao monômero AN. Comonômeros ácidos (ácido itacônico (IA), por exemplo) aumentam a propriedade hidrofílica das fibras de PAN e reduzem a temperatura de degradação [1] . A presença de um comonômero neutro como o acetato de vinila (AV) no copolímero de PAN (Figura 1) pode aumentar a solubilidade da PAN em vários solventes orgânicos empregados em processos de fiação da solução [2,3] .Sob aquecimento gradual, antes de atingir a temperatura de fusão (entre 320 a 330 °C), ocorre a ciclização dos grupos nitrilas adjacentes na cadeia molecular e subseqüentemente a degradação do polímero PAN [4,5] . O mecanismo de degradação da PAN é complexo e há discordâncias na literatura...

Thermal Stabilization study of polyacrylonitrile fiber obtained by extrusion

“…Thus, the PAN polymer melt before crosslinking and suppresses the exothermic reactions related to the cyclization reactions which takes place over 200 °C. In that way, PAN fibers can be spun by using conventional extrusion process (melt spinning) [4,12] . In relation to acrylic fiber production this approach can lead to a substantial cost reduction in relation to the traditional wet and dry spinning processes [1] .…”

Obtenção de nanofios de carbono a partir de copolímero de PAN eletrofiados para aplicação como supercapacitores

“…Os valores obtidos são apresentados na Tabela 1. Estes valores são próximos àqueles encontrados na literatura para a PANH [28][29][30][31][32] e PAN6MA [28][29][30] como apresentado também está apresentado na Tabela 1. O desvio entre valores deste estudo e aos encontrados na literatura se dão devido as diferenças entre as taxas de aquecimentos empregadas nos ensaios, concentrações dos monômeros e atmosfera escolhidas para cada ensaio.…”

Caracterização no Infravermelho (IV) e Eletrônica de superfície (MEV) de membranas assimétricas à base de Poli (acrilonitrila-co-acetato de vinila)

“…O copolímero Poli (acrilonitrila-co-acetato de vinila) -P(AN-co-AV) escolhido e empregado na fabricação de membranas é amplamente empregado na produção de fibras acrílicas para a indústria têxtil [2] devido a influencia que o comonômero neutro acetato de vinila (AV), presente poliacrilonitrila (PAN), exerce na solubilização desta diante de seus solventes orgânicos. Portanto, determinada concentração de AV atribui ao copolímero qualidade essencial à fiação, proporcionando melhor capacidade de estiragem ou alongamento das fibras [3].…”

“…Portanto, políme-ros apolares, como as polissulfonas [4], são solúveis em solventes apolares, e polímeros polares, como os derivados de celulose [5], são dissolvidos em solventes polares. A Poliacrilonitrila (PAN), que apresenta certa dificuldade em solubilizar-se, é dissolvida somente em solventes polares, tais como: a N-metil-2-pirrolidona (NMP) [6], a Dimetilacetamida (DMAc) [7] e a Dimetilformamida (DMF) [8]. A DMF é o mais empregado, proporcionando excelente solubilidade a PAN e a seus compósitos [9].…”