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dc.creatorTalabi, Segun Isaac
dc.date.accessioned2020-02-07T17:56:15Z
dc.date.available2020-02-07T17:56:15Z
dc.date.issued2020-02-03
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12228
dc.description.abstractCarbon-containing refractories’ (CCRs) present special chemical and thermomechanical properties, which depend on the presence of carbonaceous phase with a structure similar to those of graphite. However, phenolic resins that are commonly used as binder for such refractories produce amorphous carbon, which can limit their performance. Consequently, this research focused on the synthesis and graphitization of these resins under temperatures and conditions suitable for refractory production. In the study, some series of experiments were conducted to investigate the role of boron oxide, boric acid and ferrocene as graphitizing agent for phenolic resins under various processing conditions such as mixing technique and heating procedure. Both conventional (commercial and laboratory synthesized products) and lignin modified phenolic resins were considered. The resulting carbon samples were characterized using X-ray Diffractometer (XRD) to determine the amount of generated graphitic carbon after carbonization. Transmission Electron Microscope (TEM) and Scanning Electron Microscope (SEM) were also used to corroborate the information obtained from the XRD analysis. The results showed that these additives can induce crystalline carbons generation during pyrolysis depending on the resin chemistry and processing parameters. The mechanism leading to carbon crystallization was attributed to the formation of B‒O‒C bonds for the boron compounds modified resins. The B‒O‒C bonds has a lower binding energy (compared to C‒C), which permits the rotation/reorganization that is necessary for graphitic carbons production. Similarly, Fe3C acted as active sites for crystalline carbon generation during pyrolysis of the resins-ferrocene formulations. Thermogravimetric analysis (TGA) of the carbon samples show that several factors such as bond strength, composition and atoms arrangement control their oxidation resistance. Moreover, the prepared CCR castables show improved oxidation resistance based on in-situ graphitization of the binder component.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoengpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsCC0 1.0 Universal*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/*
dc.subjectsynthesiseng
dc.subjectgraphitizationeng
dc.subjectrefractorieseng
dc.subjectphenolic resinseng
dc.titleSynthesis and graphitization of phenolic resins for carbon-containing refractory applicationseng
dc.title.alternativeSíntese e grafitização de resinas fenólicas para aplicações refratárias contendo carbonopor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Lucas, Alessandra de Almeida
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9754332336954137por
dc.contributor.advisor-co1Luz, Ana Paula
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3470395641242374por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8467407863782789por
dc.description.resumoOs refratários contendo carbono (CCRs) apresentam propriedades químicas e termomecânicas especiais que dependem diretamente da presença da fase carbonácea contida na microestrutura, a qual preferencialmente deve ter estrutura semelhante à grafite. No entanto, resinas fenólicas que são comumente usadas como ligante nesses refratários dao origem a geração de carbono amorfo, o que pode limitar seu desempenho. Consequentemente, esta pesquisa concentrou-se na síntese e grafitização dessas resinas sob temperaturas e condições adequadas para aplicação em refratarios. No estudo, alguns conjuntos de experimentos foram conduzidos para investigar o papel do óxido de boro, ácido bórico e ferroceno como agente de grafitização para resinas fenólicas sob várias condições de processamento. Resinas convencionais (produtos sintetizados comerciais e laboratoriais) e resinas fenólicas modificadas com lignina foram avaliadas. As amostras de carbono resultantes foram caracterizadas utilizando Difratômetro de Raios-X (XRD) para determinar a quantidade de carbono grafítico gerado após a carbonização da resina. O Microscópio Eletrônico de Transmissão e o Microscópio Eletrônico de Varredura também foram utilizados para corroborar as informações baseadas na técnica de XRD. Os resultados mostram que estes aditivos podem induzir a geração de carbono grafítico durante pirólise, dependendo da química da resina e dos parâmetros de processamento como a técnica de mistura e o processo de aquecimento. O mecanismo responsável pela cristalização de carbono foi atribuído à formação da ligação B‒O‒C para a resina modificada com compostos de boro e à presença de Fe3C na resina contendo ferroceno. A ligação B‒O‒C tem menor energia de ligação (comparado com C‒C) que permite a rotação/reorganização necessária durante a carbonização, enquanto Fe3C atua como locais ativos para geração de grafite. As análises termogravimétricas das amostras de carbono indicaram que vários fatores como força de ligação, composição e arranjo de átomos controlam sua resistência à oxidação. Além disso, os concretos de CCR preparados mostram melhor resistência à oxidação devido a grafitização in-situ do componente ligante.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 190109/2015-7por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor


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