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Universidade Federal de Uberlndia Instituto de Qumica

Programa de Ps-Graduao em Qumica

Reciclagem qumica do PVC: aplicao do PVC parcialmente desidroclorado para a

produo de um trocador inico.

Helena Maria de Almeida Mattos Martins dos Santos

Uberlndia Fevereiro de 2009

Universidade Federal de Uberlndia Instituto de Qumica

Programa de Ps-Graduao em Qumica

Reciclagem qumica do PVC: aplicao do PVC parcialmente desidroclorado para a

produo de um trocador inico.

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-

Graduao do Instituto de Qumica da

Universidade Federal de Uberlndia, como

parte do requisito para a obteno do ttulo

de Mestre em Qumica (rea de

concentrao: Fsico-Qumica)

Mestrando: Helena Maria de Almeida Mattos Martins dos Santos

Orientadora: Profa. Dra. Rosana Maria Nascimento de Assuno

Co-orientador: Prof. Dr. Guimes Rodrigues Filho

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)

S237r

Santos, Helena Maria de Almeida Mattos Martins dos, 1979- Reciclagem qumica do PVC: aplicao do PVC parcialmente desi-

droclorado para a produo de um trocador inico / Helena Maria de

Almeida Mattos Martins dos Santos . - 2009.

67 f. : il. Orientadora: Rosana Maria Nascimento de Assuno. Co-orientador: Guimes Rodrigues Filho. Dissertao (mestrado) Universidade Federal de Uberlndia, Pro-

grama de Ps-Graduao em Qumica.

Inclui bibliografia. 1. Cloreto de polivinila - Teses. 2. Polmeros - Teses. 3. Sulfonao - Teses. 4. Polimerizao - Teses. I. Assuno, Rosana Maria Nascimento de. II. Rodrigues Filho, Guimes. III. Universidade Federal de Uberlndia. Programa de Ps-Graduao em Qumica. III. Ttulo. CDU: 678.743

Elaborado pelo Sistema de Bibliotecas da UFU / Setor de Catalogao e Classificao

Agradecimentos

Deus;

Aos meus orientadores, Rosana e Guimes, pela dedicao, pacincia e por sempre se

mostrarem disponveis em ajudar na construo da minha formao acadmica;

Aos meus pais, que nunca mediram esforos para que eu estudasse e conclusse minha

formao acadmica;

Aos amigos Geandre, Carla, Daniel, pelas inmeras vezes em que foram prestativos,

auxiliando-me na realizao dos experimentos e nas discusses;

minha irm Vnia, pelo apoio e auxlio durante meu estudo;

s minhas filhas Ceclia e Ana Clara, pela pacincia e apoio ao longo da realizao

deste trabalho.

Ao Ahmed Ibrahim, pelo carinho e apoio nos momentos difceis.

Ao Hernane da Silva Barud, pelos experimentos de TGA e FTIR;

Ao IQUFU, pelo uso de sua estrutura.

vi

ndice

ndice de Figuras ____________________________________________________________ viii

ndice de Tabelas ______________________________________________________________ x

Resumo _____________________________________________________________________ xi

Abstract ____________________________________________________________________ xii

Lista de Smbolos ____________________________________________________________ xiii

Captulo I. Introduo __________________________________________________________ 1 I.1 Poli(cloreto de vinila) PVC: um breve histrico _____________________________________ 2 I.2 Polimerizao do monmero cloreto de vinila ________________________________________ 3 I.2.1 Processos __________________________________________________________________________ 3 I.2.2 Aspectos morfolgicos relacionados ao PVC __________________________________________ 4 I.3 Principais aplicaes ____________________________________________________________ 7 I.3.1 Embalagens __________________________________________________________________ 7 I.3.2 Calados ____________________________________________________________________ 7 I.3.3 Construo civil _______________________________________________________________ 7 I.4 Mecanismo de degradao do PVC ________________________________________________ 8

I.5 Modificao do PVC ____________________________________________________________ 9

I.5.1 Modificao do PVC na literatura recente ________________________________________ 10

I.6 Reciclagem ___________________________________________________________________ 11 I.6.1 Reciclagem mecnica ________________________________________________________________ 12

I.6.2 Reciclagem energtica ________________________________________________________________ 12

I.6.3 Reciclagem qumica ___________________________________________________________ 12 Captulo II. Objetivos _________________________________________________________ 13

II.1 Objetivo _____________________________________________________________________ 14 Captulo III. Experimental _____________________________________________________ 15

III.1 Materiais ___________________________________________________________________ 16 III.2 Procedimentos experimentais ___________________________________________________ 16 III.2.1 Reaes de desidroclorao ___________________________________________________ 16 III.2.2 Tratamento com cido sulfrico ________________________________________________ 19 III. 3 Caracterizao das amostras ___________________________________________________ 20

vii

III. 3.1 Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier FTIR ____________________ 20 III.3.2 Espectrofotometria UV/ visvel _________________________________________________ 20 III.3.3 Anlise termogravimtrica TGA ________________________________________________ 20

III.3.4 Capacidade de troca inica ____________________________________________________ 21

Captulo IV. Resultados e Discusso _____________________________________________ 23 IV. FTIR para PVC, proveniente de tubos e conexes, no modificado _____________________ 24 IV.1 Processo de desidroclorao ____________________________________________________ 25 IV.2 Tratamento com cido sulfrico ________________________________________________ 33 IV.3 Mecanismo para tratamento com cido sulfrico __________________________________ 37

IV.4 Anlise para os espectros na regio do UV/visvel __________________________________ 38 IV.5 Anlise termogravimtrica _____________________________________________________ 40 IV.6 Capacidade de troca inica _____________________________________________________ 42

Captulo V. Concluso _________________________________________________________ 44

Captulo VI. Referncias Bibliogrficas ___________________________________________ 46

Captulo VII. Trabalhos Oriundos desta Pesquisa ___________________________________ 51

Captulo VIII. Pespectivas Futuras ______________________________________________ 53

viii

ndice de Figuras Figura 1. Representao esquemtica da formao do poli(cloreto de vinila) (PVC) _________________________ 3 Figura 2. Representao esquemtica de um cristalito de PVC __________________________________________ 5 Figura 3. Esquema do modo de atrao, por interao dipolo-dipolo, entre duas cadeias do PVC ______________ 6

Figura 4. Esquema do modo de atrao, por interao dipolo-dipolo, entre duas cadeias do PVC, aps a

adio de plasficantes __________________________________________________________________________ 6 Figura 5. Principais aplicaes do PVC no Brasil ____________________________________________________ 8 Figura 6. Mecanismo de degradao do PVC e suas etapas ____________________________________________ 9 Figura 7. Processos de reciclagem, mais comuns, para o PVC _________________________________________ 11 Figura 8. Tubo de PVC descartado pela construo civil. _____________________________________________ 16 Figura 9. Processos para desidroclorao do PVC produzindo os materiais DPVC A, DPVC B, DPVC

C e DPVC D _______________________________________________________________________________ 18 Figura 10. Processo para desidroclorao do PVC produzindo o material DPVC E. ______________________ 18 Figura 11. Tratamento com cido sulfrico dos materiais DPVC A, DPVC B, DPVC C, DPVC D e

DPVC E ,produzindo os materiais assim identificados como SDPVC A, SDPVC B, SDPVC C, SDPVC

D e SDPVC E. ____________________________________________________________________________ 19 Figura 12. Etapas para verificao da capacidade de troca inica para os materiais SDPVC A e SDPVC - ____ 21 Figura 13. Espectro para o PVC no modificado ___________________________________________________ 24 Figura 14. Processo de desidroclorao por eliminao _____________________________________________ 26 Figura 15. Reao de substituio para o meio aquoso, para o PVC. ___________________________________ 27 Figura 16. FTIR espectro do PVC desidroclorado DPVC A e DPVC B ________________________________ 28 Figura 17. Espectro FTIR do PVC desidroclorado com PEG 400: DPVC C ( 24h , com agitao) e DPVC

D (15 minutos, com agitao). _________________________________________________________________ 31 Figura 18. Espectro FTIR da amostra DPVC E (KOH/ etanol) ________________________________________ 32 Figura 19. Tratamento do polieno com cido sulfrico _______________________________________________ 33 Figura. 20. Espectro de FTIR para as amostras desidrocloradas DPVC sulfonadas (a) SDPVC A, (b)

SDPVC B, (c) SDPVC C, (d) SDPVC D e (e) SDPVC E. ______

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