Determinação de parâmetros cinéticos utilizando modelos empíricos e mecanicistas.

Abstract

Atualmente o desenvolvimento de novos materiais está intimamente relacionado com as diversas combinações possíveis entre suas propriedades. Estes materiais, mais precisamente os compósitos poliméricos, apresentam alta resistência mecânica, baixo peso e baixo coeficiente de expansão térmica. As diversas aplicações dos compósitos na indústria exigem um conhecimento abrangente das etapas do seu processamento. Deste modo os materiais serão produzidos atendendo exigências cada vez mais rígidas para cada situação em particular. Assim, o objetivo deste trabalho compreende na estimação de parâmetros cinéticos a partir de modelos matemáticos mecanicistas e empíricos da reação de cura da resina polimérica, Diglicidil Éter de Bisfenol A – DGEBA, com o agente reticulante meta fenileno diamina (m-PDA). Para isso, o sistema de equações diferenciais, descrito pelos modelos cinéticos, foram resolvidos e ajustados aos dados experimentais. Com a inclusão das restrições algébricas, o modelo algébrico-diferencial resultante foi resolvido pela DASSL, utilizando o pacote do programa EAD_CINETICA. A energia de ativação juntamente com outros parâmetros cinéticos foram determinados através da solução do modelo matemático. Os valores da energia de ativação encontrados para os modelos encontram-se numa faixa de 55 a 80 kJ∙mol-1. Os resultados obtidos através da aplicação dos métodos e do ajuste feito pelo programa estão em boa concordância com os encontrados na literatura.

Estudo cinético da reação de cura do sistema dgeba/teta associado com nanopartículas magnéticas / Kinetic study of the curing reaction of the dgeba/theta system associated with magnetic nanoparticles

“…(1970) e do mecanicista não apresentaram grandes variações entre cada modelo. Os parâmetros ENC e EC de ambos modelos possuem valores numa faixa válida (40 a 80 kJ mol -1) presente na literatura (Zvetkov, 2001;Sbirrazuoli et al, 2006;Zvetkov et al, 2014;Lima, 2018;Santos, 2016). Além disso, os fatores pré-exponenciais ANC e AC também se encontram num intervalo aceitável (10 2 a 10 8 min -1 ) pela literatura (Zvetkov, 2001;Corsetti et al, 2013;Lima, 2018;Santos, 2016).…”

Estimação de parâmetros cinéticos da reação de cura do sistema DGEBA – mPDA

“…Utilizando-se das relações para adimensionar estes parâmetros, foi possível calcular os parâmetros estimados com suas respectivas unidades para o regime isotérmico, conforme apresentado na Tabela 2. A 1 (s -1 ) 1,53 Os parâmetros E1, E2, A1 e A2 encontraram-se, em sua maioria e para os dois regimes, em concordância com aqueles relatados na literatura, sendo a energia de ativação compreendida na faixa de 45-60 kJ mol -1 e os fatores pré-exponenciais assumindo valores da ordem de 1 a 10 6 s -1 [7,17].…”

“…No caso da estimação dos dados isotérmicos todos apresentaram resultados dentro da faixa de -400 a -426 kJ kg -1 , já os dados não isotérmicos apresentaram valores mais altos e na faixa de -597 a -624 kJ kg -1. Os valores reportados na literatura para sistemas reacionais de resinas epóxi geralmente estão compreendidos na faixa de -190 kJ kg -1 a -553 kJ kg -1 [7,17]. Vale ressaltar que os métodos de estimação dos parâmetros, bem como os endurecedores utilizados junto ao DGEBA na condição não isotérmica afetam os valores de entalpia de reação significativamente.…”

“…Vale destacar que a diferença principal entre esses modelos está relacionada aos expoentes cinéticos m e n utilizados no Modelo de Kamal. Eles não devem assumir quaisquer valores, sendo que a soma (m+n) define a ordem global da reação da resina epóxi com o agente reticulante e é geralmente dada por, aproximadamente, (m+n) = 2 ou (m+n) = 3 [7,17]. As Tabelas 1 e 2 mostram as ordens de reação iguais a 1,77 e 3,18 para os casos isotérmicos e não isotérmicos, respectivamente, em concordância com os valores obtidos na literatura.…”