Estudo Cinético De Decomposição Térmica De Espumas Rígidas De Poliuretano Por Rede Neural Artificial

Abstract

publicado na web em 16/10/2017 KINETIC AND THERMAL DECOMPOSITION STUDIES OF RIGID POLYURETHANE FOAMS MODELED BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS. Kinetic models of solid thermal decomposition are traditionally used for individual fit of isothermal experimental data. However, this methodology presents unacceptable errors in some regions of the data. To solve this problem, a neural network was adopted in this work. The implemented algorithm uses the rate constants as predetermined weights between the input and intermediate layer and kinetic models as activation functions of neurons in the hidden layer. The contribution of each model in the overall fit of experimental data is calculated as the weights between the intermediate and output layer. In this way, the phenomenon is better described as a sum of kinetic processes. Two rigid polyurethane foam samples: loaded with Al 2 O 3 and no inorganic filler were used in this work. The R3 and D2 models described the thermal decomposition kinetic process for all temperatures for both foams with smaller residual error. However, the network, combining the kinetic models, presented residual errors on average 10 2 times lower compared to these individual models. The determined activation energy is 12.44 kJ mol -1 higher for the loaded foam. This result corroborates the use of this material as flame retardant, even with the presence of a small amount of charge in its structure.Keywords: thermal decomposition; rigid polyurethane foams; polyurethane; artificial multilayer neural network. INTRODUÇÃOEstudos cinéticos de decomposição térmica no estado sólido são de grande interesse científico e industrial.1 Três metodologias relevantes no tratamento teórico de cinética de decomposição em sólidos são: (i) descrição do processo por modelos cinéticos, 2 (ii) associação e correção dos modelos cinéticos por rede neural artificial 3,4 e (iii) modelo isoconversional. 5A metodologia de ajuste por modelos cinéticos considera que as reações de decomposição térmica de sólidos ocorrem na interface do produto-reagente. Este processo cinético, com base na formação e crescimento de núcleos, pode ser estudado por análise de dados de decomposição térmica nos quais a redução da massa é medida num intervalo de tempo à temperatura constante. Os núcleos de reação são preferencialmente formados em imperfeições da estrutura e os modelos cinéticos são usados para explicar as isotermas experimentais, em que a fração de decomposição é medida ao longo do tempo. Um determinado modelo é escolhido devido a sua melhor correlação para ajustar os dados experimentais. No entanto, em muitas situações, o erro residual do modelo não é aceitável na descrição do processo total, embora, para regiões específicas de decomposição, o modelo possa ser apropriado, sendo apenas uma primeira aproximação. Os modelos podem ser representados por uma equação geral do tipo: 2 (1) em que α representa a fração de decomposição, t o tempo, k a constante de velocidade. Os parâmetros de ajuste p e q definem o modelo físico.Em alguns trabalhos já ...

Kinetics of Lumefantrine Thermal Decomposition Employing Isoconversional Models and Artificial Neural Network

“…The activation function of each neuron in this layer corresponds to the kinetic model, applied in the w 1 x term. The w 2 vector was determined as described in equation 16, and this term also corresponds to the kinetic model corrections by the neural network. The kinetic model improvement by the network takes into account the residue of the sample, basically a charcoal product.…”

“…This fact suggests that the single model represents only an approximation of the real phenomenon. 15,16 The models relate fraction of reacted material, normalized to the total mass lost and time, α(t). When the experimental data adjustment of α(t) by only one model is not appropriate, a combination of mechanisms appears as a solution to investigate.…”

“…10 The isoconversinal approach has been used in research areas as environmental chemistry, 22 pharmaceutical industry 23,24 and materials chemistry. 16 Data for degradation processes need appropriate measurement according to ICTAC 21 and kinetic's committee recommendations. [25][26][27][28][29][30][31][32] These analyses allow the evaluation of the material stability, shelf life and consequently the behavior in pharmaceutical formulations.…”

Bioadsorventes produzidos a partir de resíduos orgânicos para remoção de corantes: uma revisão

“…No estudo do equilíbrio de adsorção há os modelos cinéticos lineares capazes de fornecer informações e indicar a velocidade com que as moléculas do adsorvato são removidas da solução. As propriedades físicas e químicas do adsorvente influenciam na cinética, como a morfologia, porosidade, distribuição de poros, tamanho da partícula, área específica, interação entre adsorvente e adsorvato, características do adsorvato e sua concentração (Ferreira, et al, 2017).…”