Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Obtenção e caracterização mecânica de uma espuma rígida de poliuretano com resíduo de poliuretano em pó
Autor(es): PIMENTEL, Matheus Souza
Primeiro Orientador: MELO, Mírian de Lourdes Noronha Motta
metadata.dc.contributor.advisor-co1: SÔNEGO, Marilia
Resumo: Na reciclagem mecânica de refrigeradores, surge um desafio significativo: o resíduo em pó de poliuretano rígido (PUR), que é difícil de reciclar, possui custos elevados de descarte e representa um potencial risco de contaminação ambiental. Este estudo visa explorar uma solução inovadora: a produção de uma nova espuma de poliuretano rígido a partir desse resíduo, combinando-o com um pré-polímero à base de Metileno Diisocianato (MDI) e água como agente de espumação. Adotou-se um planejamento de experimento (DOE) de mistura para otimização da densidade aparente, módulo de compressão e absorção de água dessa nova espuma. Foram investigados teores em massa de resíduo de PUR entre 10% e 30% e de água entre 20% e 40%. Adicionalmente, tanto o resíduo de PUR quanto as espumas produzidas foram avaliadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O comportamento térmico de todas as espumas e do resíduo de PUR foi semelhante, com um início de degradação por volta dos 245ºC e uma transição vítrea em cerca de 150ºC. As espumas produzidas possuem densidade aparente variando entre 0,228 a 0,425 g/cm³ e módulo de elasticidade em compressão entre 23 a 250MPa. O DOE indicou que uma formulação ideal deve conter 50% de pré-polímero de MDI. Espumas com menores densidades são produzidas com proporções iguais de resíduo PUR e água (~25%) enquanto espumas com maior módulo de compressão contém menos água (~20%) e mais resíduo PUR (30%). Embora ainda exista a necessidade de testar mais formulações para aprimorar e aumentar a confiabilidade do modelo gerado, este estudo demonstra a viabilidade de produção de uma nova espuma utilizando um resíduo desafiador. As espumas rígidas de poliuretano obtidas têm potencial de aplicação no setor civil, na indústria de refrigeradores ou em aplicações mais especializadas, como espumas estruturais em núcleos de painéis sanduíche.
Abstract: In the mechanical recycling of refrigerators, a significant challenge arises: the residue in powder form of rigid polyurethane (PUR), which is difficult to recycle, has high disposal costs, and represents a potential risk of environmental contamination. This study aims to explore an innovative solution: the production of a new rigid polyurethane foam from this residue, by combining it with a Methylene Diisocyanate (MDI) prepolymer and water as a foaming agent. A mixture design experiment (DOE) was adopted to optimize the apparent density, compression modulus, and water absorption of this new foam. Mass contents of PUR residue between 10% and 30% and water between 20% and 40% were investigated. Additionally, both the PUR residue and the produced foams were evaluated by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and scanning electron microscopy (SEM). The thermal behavior of all foams and PUR residue was similar, with an onset of degradation around 245°C and a glass transition at about 150°C. The produced foams have apparent densities ranging from 0.228 to 0.425 g/cm³ and compression moduli between 23 and 250 MPa. The DOE indicated that an ideal formulation should contain 50% MDI prepolymer. Foams with lower densities are produced with equal proportions of PUR residue and water (~25%), while foams with higher compression modulus contain less water (~20%) and more PUR residue (30%). Although there is still a need to test more formulations to improve and increase the reliability of the generated model, this study demonstrates the feasibility of producing a new foam using a challenging residue. The rigid polyurethane foams obtained have potential applications in the civil sector, in the refrigerator industry, or in more specialized applications, such as structural foams in sandwich panel cores.
Palavras-chave: Poliuretano
Espuma rígida
Design de experimentos
Densidade aparente
Módulo de compressão
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4133
Data do documento: 12-Jul-2024
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