Devido a esta disponibilidade de glicerina no mercado a um preço bastante baixo é muito vantajoso o seu emprego na plastificação da PAN.
Portanto, é um foco das pesquisas do IGTPAN, o desenvolvimento de copolímeros que permitam ser plastificados com este glicol ou seus derivados, produzindo resinas THERMPAN que possam ser transformadas em fibras ou qualquer outro tipo de produto.
Esta viabilidade do emprego da glicerina já foi comprovada em diversas resinas que foram produzidas com alguns copolímeros sintetizados e que apresentaram ótimas reologias de fiação por fusão (melting spinning).

Outra grande vantagem do emprego da glicerina na plastificação da PAN é que por ser muito solúvel em água, ela pode ser facilmente removida das fibras por lavagem, restaurando as fibras a mesma composição do copolímero original, como se fossem produzidas por fiação úmida ou seca.
Desta forma estas fibras são adequadas para produção de fibra de carbono.

Vantagens da Glicerina na plastificação da PAN

• É umas das substâncias conhecidas mais altamente polares depois da água.
• Apresenta ponto de ebulição acima da temperatura de fusão da PAN.
• Totalmente solúvel em água, o que facilita sua remoção das fibras.
• Baixa toxicidade em relação aos solventes empregados para fiação da PAN.
• Totalmente biodegradável.
• Proveniente de recursos renováveis abundantes no planeta.
• Produção crescente no mundo devido a produção de biodiesel (~2,3 milhões Ton/ano).
• Baixo preço no mercado (< US$ 0,2/kg).

Propriedades úteis da glicerina na plastificação da PAN

A glicerina, glicerol, quimicamente 1,2,3-propanotriol (C₃H₈O₃), é uma das substâncias conhecidas com maior polaridade.
Devido a esta alta polaridade e alto ponto de ebulição, em temperatura acima de 180ºC se torna miscível com a PAN, agindo como solvente e redutor de cristalinidade, fazendo o polímero fundir, permitindo sua conformação termoplástica em equipamentos convencionais como extrusoras e injetoras.
Outro fator a considerar na utilização da glicerina, também devido a sua alta polaridade, é que provoca uma maior estabilização do nitrogênio nitrílico da PAN, retardando a ciclização e formação de ligações cruzadas na cadeia, permitindo mante-la fundida por um período de tempo suficiente para se poder realizar sua conformação, da mesma forma que um polímero termoplástico convencional.

Importante destacar que a PAN é um polímero que apresenta a propriedade de ser tornar termorrígido com o aquecimento. Este aquecimento provoca grande liberação de energia, o que provoca um aumento ainda maior na temperatura, e que se não for controlada, pode levar o polímero a combustão.

Tabela de polaridade dos principais solventes em relação a Água

Pode-se observar pela análise térmica (DSC) que a incorporação da glicerina na PAN como plastificante torna visível o pico endotérmico de sua fusão e bastante separado do pico exotérmico da ciclização, com uma diferença superior a 150ºC, o que não seria possível de se observar se não estivesse presente.

Análise DSC de PAN-co-PVA 6,0% plastificada com glicerina onde pode ser visualizado o do pico endotérmico de fusão em 223 ºC, logo antes do pico exotérmico relacionado a ciclização da cadeia polimérica em 382ºC. Razão de aquecimento de 10ºC/min em cadinho fechado.

THERMPAN – Resina contendo PAN e Glicerina

Com a incorporação da glicerina em copolímeros de PAN foi possível a produção de fibras e produtos diversos que podem ser utilizados em extrusoras. Esta mistura ou resina foi denominada THERMPAN.
Diversos tipos de resinas THERMPAN pode se produzidas com diferentes tipos de copolímeros, o que depende da aplicação.

THERMPAN Peletes