Highly porous geopolymers: effect of the processing route on the reached properties

• Main Author: Cilla, Marcelo Strozi
• Other Authors: Morelli, Márcio Raymundo
• Format: Others
• Language: English
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2016
• Subjects: Propierties; Engenharia de materiais; Geopolímeros porosos; Rotas de processamento; Propriedades; ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/739

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6662.pdf: 5723374 bytes, checksum: e5636b889eedfd2a711a1f922028bab3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-10 === Universidade Federal de Minas Gerais === Os geopolímeros (polímeros inorgânicos) têm atraído a atenção da academia por várias razões, em particular pelo fato de ser considerado um material sustentável onde subprodutos industriais podem ser utilizados como matéria prima, além de um processo de baixo custo energético. Tais materiais encontram aplicações em todos os setores industriais, dependendo da razão atômica Si:Al, responsável por suas propriedades. Atualmente seu grande volume de aplicação está na substituição do cimento Portland. Entretanto, devido às suas propriedades similares aos materiais cerâmicos e a busca cada vez maior por novas aplicações, estudos sobre geopolímeros porosos tem despertado grande interesse da academia. Porém, as rotas usadas atualmente na obtenção dessa classe de materiais são baseadas nas da construção civil para a produção do concreto aerado, de porosidade fechada, limitando sua aplicação onde porosidade aberta é necessária. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de duas novas rotas de processamento (Gelcasting Route e Gelcasting/Saponification/Peroxide Combined Route), para a criação de uma nova classe de geopolímeros porosos com porosidade aberta. Em ambas as rotas foram adotadas a técnica de espumação direta para a produção de componentes cerâmicos, sendo que a maior diferença entre elas está na natureza química do agente porogênico. Na Gelcasting Route foram usados surfactantes comerciais, e na Gelcasting/Saponification/Peroxide Combined Route foi explorada a reação de saponificação de um triglicerídeo em meio alcalino para a geração in situ de surfactante. A partir das novas rotas foram produzidos geopolímeros altamente porosos, com microestrutura homogênea, células abertas e porosidade de até 85vol%, com propriedades físicas que sugerem sua utilização como substituto de baixo custo para produtos cerâmicos em aplicações tais como, suportes de catalisadores, filtração de gases quentes, adsorção e isolamento refratário de fornos. === The geopolymers (inorganic polymers) have attracted increasing attention from academia for several reasons, particularly because it is considered a sustainable material where industrial by-products can be used as raw material, and is based on a low energy cost process. Such materials find applications in virtually all industrial sectors, depending on the atomic ratio Si: Al, responsible for its properties. Currently the application of large volumes of geopolymers is focused on replacement of Portland cement. However, due to their similar properties to ceramic materials and the search ever greater of new applications, studies particularly on porous geopolymers has also attracted great interest from the academic community. But the processing routes currently used to obtain porous geopolymers are based on the routes applied in the civil construction for the production of aerated concrete with closed porosity, limiting its application where open porosity is required. Thus, this work had as objective the study and application of two new processing routes (Gelcasting Route and Gelcasting/Saponification/Peroxide Combined Route), to create a new class of porous geopolymers with predominantly open porosity. Both techniques consist of the adoption of the direct foaming technique used for the production of ceramic components, where the major difference between them is the chemical nature of the pore forming agent. For the "Gelcasting Route commercial surfactants were used, and for the Gelcasting/Saponification/Peroxide Combined Route was explored the saponification reaction of a triglyceride in an alkaline medium for the in situ generation of surfactant. With the adoption of the suggested routes highly porous geopolymers were produced with a homogeneous microstructure, and open cell porosity of up to about 85vol%, with physical properties that suggest they may be used as a low cost replacement to highly porous ceramics in applications such as catalyst supports, filtration of hot gases, adsorption and insulating refractory furnaces.