Resumo A degradação termocatalítica do polietileno (PE) e do polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) foi estudada na presença de zeólitas (ZSM-5, ZSM-22 e ferrierita) com diferentes sistemas de poros e propriedades texturais. As zeólitas foram misturadas fisicamente aos polímeros na proporção de 30% em massa e submetidas à análise termogravimétrica nas taxas de aquecimento de 5, 10, 20 e 30 °C.min-1. A energia de ativação do processo de degradação foi determinada pelo método de Flynn-Wall-Ozawa. A adição das zeólitas aos polímeros reduziu consideravelmente a temperatura de degradação. A ZSM-22 demonstrou maior eficiência na degradação do PE por apresentar menor tamanho de cristalito, promovendo um caminho difusional mais curto para os fragmentos de polímero provenientes da superfície. A ferrierita apresentou menor nível de energia na degradação do UHMWPE, mostrando a necessidade da sinergia entre a acessibilidade da estrutura e a acidez do catalisador para promover a quebra desse polímero.

Abstract The thermo-catalytic degradation of polyethylene (PE) and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was studied in the presence of zeolites (ZSM-5, ZSM-22, and ferrierite) with different pore systems and textural properties. The zeolites were physically mixed with polymers in the proportion of 30 wt% and submitted to thermogravimetric analysis at heating rates of 5, 10, 20, and 30 °C.min-1. The activation energy of the degradation process was determined using the Flynn-Wall-Ozawa method. The addition of zeolites to polymers has considerably reduced the temperature of degradation. ZSM-22 demonstrated greater efficiency in the degradation of PE because it has a smaller crystallite size, promoting a shorter diffusional path for the polymer fragments coming from the surface. Ferrierite showed a lower energy level in the degradation of UHMWPE, showing the need for synergy between the accessibility of the structure and acidity of the catalyst to promote the cracking of this polymer.

Resumo Materiais mesoporosos são estruturas promissoras para aplicação em catálise e adsorção devido à elevada área superficial e grande tamanho dos poros. Materiais mesoporosos foram sintetizados pelo método hidrotérmico com novos surfactantes, distintos daqueles observados na literatura, a fim de realizar um estudo de sua estrutura e obter materiais com melhores propriedades texturais. As estruturas sintetizadas com os surfactantes Igepal CO630 e Brij O20 apresentaram os melhores resultados de área superficial específica, 1074 e 1075 m2.g-1, respectivamente. Os materiais obtidos foram caracterizados por meio das técnicas de DRX, TG/DTG, adsorção/dessorção de N2 e FTIR. Os padrões de DRX indicaram a obtenção de estruturas de sílica mesoporosas altamente ordenadas, tais como a MCM-41 e MCM-48, utilizando CTMABr como agente direcionador de estrutura e as estruturas SBA-15, SBA-16 e outras estruturas SBA utilizando diferentes copolímeros em bloco. As isotermas de adsorção/dessorção de N2 apresentaram isotermas do tipo IV, atribuídas a materiais mesoporosos. Os espectros de FTIR apresentaram comportamentos semelhantes com bandas vibracionais características dos materiais do tipo MCM e SBA.

Abstract Mesoporous materials are promising structures for application in catalysis and adsorption due to high surface area and large pore size. Mesoporous materials were synthesized by the hydrothermal method with novel surfactants, distinct from those observed in the literature, in order to carry out a study of its structure and to obtain materials with better textural properties. The structures synthesized with the surfactants Igepal CO630 and Brij O20 presented the best results of specific surface area, 1074 and 1075 m2.g-1, respectively. The obtained materials were characterized by XRD, TG/DTG, N2 adsorption-desorption, and FTIR techniques. XRD patterns indicated that the highly ordered mesoporous silica structures, such as MCM-41 and MCM-48, using CTMABr as the structure-directing agent and the SBA-15, SBA-16 and other SBA structures using different block copolymers were obtained. Through N2 adsorption-desorption isotherms, it was observed type IV isotherms, attributed to mesoporous materials. The FTIR spectra presented similar behaviors with characteristic vibrational bands of MCM and SBA type materials.

Nos estudos de obtenção de materiais zeolíticos é comum a formação de misturas de fases cristalinas devido à estabilidade relativa destes materiais no meio reacional empregado na síntese. Desta forma, é extremamente importante quantificar as diversas fases presentes no sistema para otimizar os métodos de sínteses de uma determinada zeólita sem a presença de contaminantes. Especificamente, foi verificado que durante a síntese das zeólitas ZSM-5(MFI), mordenita (MOR) e ferrierita (FER), em diversas condições experimentais, ocorreram a formação de misturas de fases binárias (FER+MOR) e (FER+MFI), às vezes ternárias (FER+MOR+MFI). O propósito do trabalho foi a realização de várias misturas binárias em diversos percentuais destes materiais, a fim de se obter uma metodologia para quantificar a presença de cada uma das fases (FER, MOR e MFI) em amostras sintetizadas sob diferentes condições experimentais. Com este objetivo, foram preparadas misturas físicas com diversos teores das fases MFI, MOR e FER, a partir de amostras altamente cristalinas de cada fase. Estas fases de composições conhecidas foram analisadas por difração de raios X para quantificar as áreas dos picos característicos de cada material, podendo-se assim obter uma relação de percentual de fase/área de cada componente da mistura.

In studies for obtaining zeolitic materials common to the formation of mixtures of crystalline phases due to the relative stability of these materials in the medium used in the synthesis. Thus, it is extremely important to quantify the various phases present in the system to optimize methods of synthesis of a zeolite without determining the presence of contaminants. Specifically, it was found that during the synthesis of zeolites ZSM-5(MFI), mordenite (MOR) and ferrierite (FER) in various experimental conditions, is the formation of binary mixing phases (FER + MOR) and (FER + MFI), sometimes ternary (FER + MOR + MFI). The purpose of this work was to perform various binary mixtures at various percentages of these materials in order to obtain a methodology to quantify the presence of each of the stages (FER, MOR and MFI) samples synthesized under different experimental conditions. With this objective, physical mixtures were prepared with different contents of the phases MFI, MOR and FER, from highly crystalline samples of each phase. These known compositions phases were analyzed by X-ray diffraction to quantify the areas of the peaks characteristic of each material, thus being able to obtain a ratio of the percentage of phase/area of each blend component.