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Título: Caracterização e funcionalização de resíduo de microfibras de celulose para aplicação em pastas de cimento para poços de petróleo
Autor(es): Lima, Mailon Aguimar de
Palavras-chave: Resíduo;Fibra de algodão;Processo de lixamento;Cimentação de poços de petróleo;Interação fibra-matriz
Data do documento: 29-Jan-2016
Citação: LIMA, Mailon Aguimar de. Caracterização e funcionalização de resíduo de microfibras de celulose para aplicação em pastas de cimento para poços de petróleo. 2016. 90f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: Currently, is estimated that world’s cotton production reaches a top brand up to 26 million tons. Of these, about 8% becomes waste, which is disposed improperly, resulting in environmental problems. In this context, studies aiming the reutilization of this waste, become viable both in the environmental context as in economic context. So the aim of this study is to evaluate the influence of the addition of different contents and sizes of cotton fiber waste generated from the sanding process: raw and functionalized waste, as reinforcement material in cement matrices CPP Special Class for oil wells. The fiber functionalization was made with the polyelectrolyte poly diallyl dimethyl ammonium (PDDACl) by imerção the waste in a solution containing 5% of PDDACl by mass of fiber, at 70 °C, for 30 minutes. The material was filtered and dried in an oven. TGA/DSC, FTIR, SEM and DRX analysis were performed to characterize the raw and functionalized fiber. Colorimetry techinique was also employed for measuring the effective functionalization of the fiber. Also, the waste's resistance to alkaline medium was evaluated. The splitting tension test (TCD) was used to evaluate the effect of the fiber on the mechanical behavior of the cement matrix.Fiber type: raw and functionalized; concentration: 0,5 and 1% and particle size: large (retained in 14 mesh sieve) and thin (through 28 mesh sieve) were evaluated in cement matrices with 7 days of setting time. The characterization showed that the residue consists almost exclusively of cellulose, as well as being highly resistant to alkaline environment. Colorimetric analysis after dyeing and washing of the residue, and SEM images showed that the PDDACl indeed adhered to the surface of the residue by physical adsorption. The results of the TCD tests indicate that resistance increases is proportional to the concentration of cellulosic waste used. The smaller residue also showed better results. For the functionalized residue, content of 0.5% resulted in a reduction of the mechanical properties, however, the use of 1% of functionalized residue showed the best results. The functionalized cotton fiber waste originating from the sanding process shows great potential for application in cement pastes for wells cementing, in view of the significant increase in splitting tension strength, even with a low content of the waste.
metadata.dc.description.resumo: Atualmente, estima-se que a produção mundial de algodão atinja uma marca superior a 26 milhões de toneladas. Destas, cerca de 8% torna-se resíduo, o qual é descartado de maneira inapropriada, resultando em problemas ambientais. Neste contexto, estudos visando o reaproveitamento destes resíduos, tornam-se viáveis tanto no contexto ambiental, quanto no contexto econômico. Assim, o objetivo deste trabalho é de avaliar a influência da adição de diferentes teores e tamanhos de resíduo de fibra de algodão gerado a partir do processo de lixamento: resíduo cru e funcionalizado, como material de reforço em matrizes de cimento CPP Classe Especial para poços de petróleo. A funcionalização da fibra foi feita com o polieletrólito poli dialil dimetil amônio (PDDACl), através da imerção desta em solução contendo 5% em massa de PDDACl com relação a massa do resíduo, a 70°C por 30 minutos. O material foi filtrado e secado em estufa. Foram realizados ensaios de TGA/DSC, FTIR, MEV e DRX para caracterizar a fibra crua e funcionalizada, além do emprego da técnica de colorimetria para aferir a efetiva funcionalização da fibra. Avaliou-se também a resistência da fibra ao meio alcalino simulando o pH da pasta de cimento. Testes de resistência à tração por compressão diametral foram executados com o objetivo de avaliar a interação do resíduo com a matriz.Utilizou-se o ensaio de resistência à tração por compressão diametral (TCD) para avaliar o efeito das fibras no comportamento mecânico da matriz de cimento. Avaliou-se o tipo da fibra: crua ou funcionalizada; concentração: 0,5 e 1,0% e granulometria: grosso (retido em 14 mesh) e fino (passante em 28 mesh) em matrizes de cimento com 7 dias de cura. A caracterização apontou que o resíduo é constituído quase que exclusivamente por celulose, além de ser altamente resistente ao meio alcalino. Análises colorimétricas, após tingimento e lavagem do resíduo, e Imagens SEM, demonstraram que o PDDACl aderiu-se de fato à superfície do resíduo por adsorção física. Os resultados dos ensaios de TCD apontam que o ganho de resistência é proporcional a concentração de resíduo celulósico utilizado. O resíduo de menor tamanho também apresentou melhores resultados. Para o resíduo funcionalizado, o teor de 0,5% resultou em perda das propriedades mecânicas, em contrapartida, o uso de 1% do resíduo funcionalizado apresentou os melhores resultados.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21564
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