A combined computational and experimental study on the polymerization of L-Lactide and ?-Caprolactona

Orientador: Liliane Maria Ferrareso LonaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Polímeros biodegradáveis estão atraído grande interesse devido às suas propriedades biocompativeis e pelo baixo impacto ambiental. Entre esses diversos polímeros, podem-se destacar o PLA e a PCL, como dois polímeros de grande interesse industrial. Existem diferentes métodos de se produzir o PLA e a PCL sendo que nesse trabalho estudou-se a polimerização por abertura de anel dos seus respectivos monômeros. A cinética da polimerização desses monômeros por abertura de anel tem sido investigada por muitos pesquisadores em nível experimental, porém existem poucos trabalhos na literatura que focam na modelagem matemática de tais sistemas. Assim, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático e de um programa computacional para a simulação da polimerização por abertura de anel do L,L-lactídeo e da "-Caprolactona, usando como catalisador o octanoato de estanho (Sn(Oct)2) e como iniciadores o 1-dodecanol e a nanocelulose. Utilizou-se o método dos momentos para resolver as reações cinéticas e o balanço de massa da polimerização e um código computacional foi desenvolvido no software Matlab. Foi realizado um estudo dos parâmetros da reação e o impacto que cada um dos reagentes tem no resultado final da polimerização. Além disso todos os parâmetros foram validados com dados da literatura. Finalmente, após a comprovação da eficiência da simulação, foi testada a nanocelulose como iniciador. A nanocelulose apresentou taxas de conversão e massa molar mássica similares a do 1-dodecanol, sendo que a massa molar mássica ficou muito próxima da simulaçãoAbstract: Biodegradable polymers have attracted great interest because of their biocompatible properties and low environmental impact. Incoming polymers, such as PLA and PCL can be distinguished as two polymers with great industrial interest. There are different methods to produce PLA and PCL, but in this project it was investigated the ring opening polymerization of their respective monomers. The polymerization kinects have been investigated by many researchers at the experimental level, but there are few researches in the literature that focus on a mathematical modeling of such systems. Therefore, the objective of this work is the development of a mathematical model and a computational program for the opening polymerization of L,L-lactide and "-caprolactone, using tin octanoate (Sn(Oct)2) as a catalyst and 1-dodecanol and nanocellulose as hydroxyl sources. The method of moments was used to solve the polimerization kinects equations and the mass balance. A code in Matlab was developted to solve the equations and all parameters were confirmed using the literature. The impact of each reagent in the polimerization were evaluated as well as how the moisture affects the system. After validate the simulation, nanocellulose was used as the initiator. Nanocellulose had a similar conversion when compared with 1-dodecanol. Also, the molecular weight was very close to the simulationMestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia Química2016/19847-1FAPES