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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-09122020-120756
Documento
Autor
Nome completo
Daniel José da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Wiebeck, Hélio (Presidente)
Esper, Fábio José
Maia, Lígia Passos
Martin, Sandra Regina Scagliusi
Silva, Maria Lucia Pereira da
Título em português
Aplicação de espectroscopias vibracionais e métodos quimiométricos avançados no controle de qualidade de blendas poliméricas recicladas de PEBD/PEAD.
Palavras-chave em português
Espectroscopia
Misturas poliméricas
Polietileno
Polímeros (Materiais)
Regressão
Resumo em português
Atualmente, as indústrias e a comunidade científica se concentram na criação de novas formas de reciclagem e reutilização de resíduos poliméricos que levam a sérios riscos socioambientais. No entanto, a qualidade dos polietilenos reciclados depende fortemente do seu grau de pureza, mas a distinção entre Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) e Polietileno de Alta Densidade (PEAD) por uma metodologia rápida e consistente é, ainda, uma questão não resolvida para os processos de reciclagem atuais. Nesta contribuição, foram aplicadas as espectroscopias Raman confocal e ATR-FTIR com diferentes métodos quimiométricos (Regressão Linear por Mínimos Quadrados Parciais - PLS, Regressão Linear por Mínimos Quadrados Parciais por Intervalos - iPLS, e Regressão Linear por Mínimos Quadrados Parciais e Amostragem Ponderada Adaptativa Competitiva - CARS-PLS) para quantificar a concentração de misturas poliméricas pristinas e recicladas de PEBD/PEAD. Os efeitos do número de subintervalos (10-50) e de vários parâmetros de regressão (método de prétratamento, ciclos de amostragem de Monte Carlo, K-fold e número máximo de variáveis latentes para validação cruzada) no desempenho de predição dos modelos preditivos construídos com regressões CARS-PLS e iPLS foram avaliados. Os modelos de predição baseados em CARS-PLS exibem o melhor desempenho preditivo para determinar o teor de PEBD em blendas pristinas de PEAD/PEBD, enquanto que os modelos baseados em iPLS são os mais adequados para quantificar a concentração de PEBD em toda a faixa de composição de blendas recicladas de PEAD/PEBD.
Título em inglês
Application of vibrational spectroscopies and advanced chemometric methods for quality control of LDPE / HDPE recycled polymer blends.
Palavras-chave em inglês
ATR-FTIR spectroscopy
Confocal Raman spectroscopy
PLS regression
Polyethylene
Polymer blends
Resumo em inglês
The industries and the scientific community currently focus on creating new ways to recycle and to reuse polymer waste that leads to serious socio-environmental risks. However, the quality of recycled polyethylenes depends strongly on their purity degree, but the distinction between Low Density Polyethylene (LDPE) and High Density Polyethylene (HDPE) by a fast and consistently good methodology is still an unsolved issue for the current recycling processes. In this contribution, confocal Raman and ATR-FTIR spectroscopies with different chemometric methods (Partial Least Squares Linear Regression - PLS, Interval Partial Least Squares Linear Regression - iPLS, and Competitive Adaptive Reweighted Sampling Linear Regression - Partial Least Squares - CARS-PLS) have been applied to quantify the concentration of LDPE/HDPE pristine and recycled blends. The effects of the number of subintervals (10-50) and several regression parameters (pretreatment method, Monte Carlo sampling runs, K-fold and maximal number of latent variables for cross-validation) on the prediction performance of CARS-PLS and iPLS-based models were evaluated. The CARS-PLS-based models display the best predictive performance to determine the LDPE content in HDPE/LDPE virgin blends, while the iPLS-based models are the most suitable for quantifying the LDPE content in the whole composition range of HDPE/LDPE recycled blend.
 
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Data de Publicação
2020-12-09
 
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