Caraterização de poli (etileno glicóis) : PEGs

Abstract

Os etilenoglicóis e os polietilenoglicóis (PEGs) estão amplamente presente em muitas aplicações industriais como solventes verdes, sendo ambientalmente aceitáveis e reconhecidos como solventes sustentáveis. Na presente dissertação, os estudos foram conduzidos com o objetivo de desenvolver correlações capazes de descrever a viscosidade dos polietilenoglicóis, tendo por isso iniciado o estudo dos glicóis. No presente trabalho, realizaram-se as medidas das substancias puras de trietilenoglicol e de tetraetilenoglicol, estes foram objetivo de medidas de viscosidade numa gama de pressões até 70 MPa e temperatura de 293 K a 363 K, cobrindo uma gama de viscosidades de 3.46 mPa.s a 1.15×102 mPa.s. Simultaneamente, foram realizadas medidas de densidades desses fluidos, do etilenoglicol, do dietilenoglicol e dos polietilenoglicóis na mesma gama de pressões e numa gama de temperatura ligeiramente maior. Os resultados da viscosidade foram correlacionados com a temperatura e a pressão, usando a equação de Vogel-Fulcher-Tammann modificada e com o volume molar usando a equação universal de Assael. Os dados experimentais da densidade foram correlacionados, em função da temperatura e pressão, com a equação de Tait modificada. A incerteza dos resultados da viscosidade é estimada em menos de ±2% para as viscosidades até 68 mPa.s e menos de ±2.6% para as viscosidades mais altas, com um nível de confiança de 95%. As densidades têm uma incerteza de ±0.2% com um nível de confiança de 95%. Foram ainda realizados estudos complementares, de caraterização dos polietilenoglicóis de baixa massa molar (PEG 200, PEG 400 e PEG 600), líquidos à temperatura ambiente. Este estudo envolveu a determinação da massa molar de PEGs, medidas de tensão superficial e o estudo do comportamento reológico. O objetivo final deste estudo é desenvolver futuramente métodos para correlacionar e estimar a viscosidade de PEGs e etilenoglicóis puros, devido à sua importância econômica e às características enquanto solventes verdes e sustentáveis.

Ethylene glycols and poly (ethylene) glycols (PEGs) are widely present in many industrial applications as green solvents and as components of sustainable processes. This happens because they are environmentally acceptable compounds and recognized as sustainable solvents. In this thesis, studies are being conducted aiming to develop correlations able to describe the viscosity of poly (ethylene) glycols. At the present stage, the pure substance triethylene glycol and tetraehylene glycol have just been the subject of viscosity measurements in a range of pressures up to 70 MPa and temperatures from 293 K to 363 K, covering a total range of viscosities from 3.46 mPa.s to 1.15  102 mPa.s. Simultaneously, density measurements of those fluids and ethylene glycol, diethyleneglycol and polyethylene glycols have been carried out in slightly larger pressure and temperature ranges. The viscosity results were correlated with temperature and pressure, using a modified Vogel-Fulcher-Tammann equation and with molar volume, using the universal equation of Assael. The experimental density data were correlated, as a function of temperature and pressure, with a modified Tait-type equation. The expanded uncertainty of the present viscosity results at a 95% confidence level is estimated to be less than 2% for viscosities up to 68 mPas and less than 2.6% for higher viscosities. The densities have an expanded uncertainty of 0.2% at a 95% confidence level. In this work, complementary studies were carried out to characterize the low molecular weight polyethylene glycol (PEG 200, PEG 400 and PEG 600), liquid at room temperature. This study involved the determination of the molar mass of PEGs, surface tension measurements and their rheological behaviour. The ultimate goal of this programme is to develop methods to correlate and estimate the viscosity of PEGs and pure ethylene glycols, due to their economic importance and to their characteristics are green and sustainable substances.