Estudo do amarelecimento do Poli(tereftalato de etileno) na polimerização descontínua

As embalagens são essenciais para armazenamento, transporte e conservação de alimentos. Atualmente, diversos são os materiais que formam as embalagens, como vidro, alumínio, plásticos entre outros. Dentre os plásticos o Poli (tereftalato) de etileno (PET), tem uma engenharia bem conhecida devido ao seu baixo custo e alto desempenho nas propriedades de barreira a gás, resistência química, mecânica e propriedades térmicas. Há um destaque no ramo de embalagens flexíveis que são os filmes de poliéster biorientados (BOPET). Existem diversas formas de se obter o grão PET(matéria prima do BOPET), pode ser por diferentes matérias-primas (via dimetil tereftalato ou ácidos tereftálico purificado) ou por diferentes processos de polimerização (contínuo ou descontínuo). Durante as operações, o PET pode ser exposto a reações de degradações que geram subprodutos indesejáveis, pode resultar em diferentes colorações nos grãos que darão origem ao filme de poliéster de baixa qualidade devido ao seu amarelecimento e influenciando no seu poder competitivo do mercado. O objetivo da presente dissertação foi avaliar o efeito de variáveis de processo no amarelecimento do filme visando sua redução. Através de um planejamento 2⁴, foi realizado um estudo inicial para estimar dentre quatro variáveis as que teriam maior influência no amarelecimento (temperatura de aquecimento, temperatura de corte, concentrações de trióxido de antimônio e acetato de cobalto), sendo a cor medida via o espaço L*a*b* da CIELAB. Posteriormente foram realizados novos experimentos de acordo com um planejamento fatorial 2², considerando apenas as variáveis concentração de acetato de cobalto e temperatura de corte. Foi observado que o acetato de cobalto tem uma grande influência na redução do Índice de amarelecimento, bem como acelerador da reação. A melhor condição de processo foi obtida com concentração de acetato de cobalto de 300g, temperatura de corte de 286°C, concentração de trióxido de antimônio de 595g e temperatura de downtherm em 300ºC. Nessa condição, houve uma redução no índice de amarelecimento de 21,06 (condição inicial de processo) para um valor médio de -1,03 e a resistividade ficou em 1,21Ωm, valor dentro da especificação do processo. Quanto ao tempo de reação de polimerização foi possível manter no patamar da condição inicial, sem perda de produtividade.Packaging is essential nowadays for storage, transportation and food conservation. Currently, several materials are being used as raw materials for packaging such as glass, aluminum and plastics. Regarding plastics, poly (ethylene terephthalate) (PET), has a well-known engineering performance due to its low cost and high properties as a gas barrier, in chemical resistance, and for its mechanical and thermal properties. For flexible packaging, bioriented polyester films (BOPET) are significant. There are several ways of obtaining PET, either using different raw materials (by dimethyl terephthalate or by purified terephthalic acids) and by using different polymerization processes, (continuous or discontinuous). Among the batches, PET can be exposed to degradation reactions that produce undesirable by-products. This may result in different chip colors that will produce polyester films with a poor-quality appearance due to yellowing, thus influencing their place in a competitive market. The objective of the present dissertation was to evaluate the effect of process variables on the yellowing of film, aiming to reduce this. Through a full factorial design 2⁴, an initial study was carried out to estimate among four selected variables those that would have the greatest influence on yellowing (as heating temperature, shear temperature, concentrations of antimony trioxide and cobalt acetate). The color was measured using space L * a * b * of CIELAB. Subsequently, new experiments were carried out according to a factorial design 2², considering only the concentration of cobalt acetate and cutoff temperature. Cobalt Acetate greatly influenced the reduction of yellowing as well as accelerated the polymerization reaction. The best process condition was obtained using cobalt acetate concentration of 300g, cutoff temperature of 286°C, antimony trioxide concentration of 595g and thermal oil temperature at 300°C, resulting in a reduction in the yellowing index of 21.06 (initial process condition) to an average value of -1.03. One side effect in quality is the molten resistivity, which was 1.21 Ωm, within the process specification. Polymerization reaction time was maintained in the initial condition without loss in productivity