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Modelagem e estimação de parâmetros em reações de cura de um sistema epóxi

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Modelagem e estimação de parâmetros em reações de cura de um sistema epóxi

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Título Modelagem e estimação de parâmetros em reações de cura de um sistema epóxi
Autor Corsetti, Rodrigo Ruzicki
Orientador Cardozo, Nilo Sérgio Medeiros
Data 2012
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Química.
Assunto Engenharia química
Resumo Resinas epóxi são materiais termofixos muito utilizados nos segmentos das indústrias civil, aeronáutica e automobilística devido a suas excelentes propriedades mecânicas, principalmente sua elevada rigidez. Estas são obtidas a partir de reações de cura, onde as cadeias polímericas reagem entre si formando uma rede reticulada, o que confere a resina suas propriedades características. Neste contexto, um modelo matemático foi proposto de maneira a descrever por completo a reação de cura envolvendo o sistema composto pela resina epóxi de éter diglicidílico de bisfenol-A (DGEBA), tendo como agente de cura a 4,4’-diamino-difenil-sulfona (4,4’-DDS). Utilizou-se um modelo de caráter fenomenológico, descrito através das equações diferenciais que regem a dinâmica do sistema, composto por efeitos cinéticos e difusivos. O modelo foi implementado na plataforma EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), de maneira a simular a reação entre as temperaturas de 140 e 200°C, dentro da faixa normal de operação do sistema. Para tanto, foram realizados diferentes experimentos de DSC (Differential Scanning Calorimetry) e FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectrometer) dentro desta faixa de temperatura. Estes dados foram utilizados para a estimação dos parâmetros do modelo e, posteriormente, para a validação do mesmo. Verificou-se que o modelo proposto com os parâmetros estimados representou bem os dados experimentais. Além disso, este modelo pôde ser estendido a toda a faixa de operação, visto que não envolve nenhum parâmetro que seja dependente da temperatura. A metodologia utilizada para a estimação dos parâmetros cinéticos gerou uma matriz de covariância de alta confiabilidade, apresentando baixos valores de desvios padrão, mostrando-se um método eficiente para esta finalidade. A metodologia desenvolvida neste trabalho permitiu a obtenção dos parâmetros cinéticos de um modelo fenomenológico somente a partir de experimentos de DSC, o que evita a necessidade de se acompanhar a evolução das concentrações de grupos funcionais durante a reação. Ainda, o modelo desenvolvido permitiu prever a temperatura de transição vítrea (Tg ) para a resina em qualquer instante da reação, o que não era possível anteriormente.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/159298
Arquivos Descrição Formato
000918730.pdf (557.2Kb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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