spume ceramice din nanocompozite polimerice, destinate

Nr. Proiect: 22-123/2008
Titlu Proiect:
SPUME CERAMICE DIN NANOCOMPOZITE
POLIMERICE, DESTINATE DEPOLUARII
FLUXURILOR GAZOASE DIN CENTRALELE
TERMICE (SPUCERCET)
Director Proiect: Dr.ing. Andrei Sarbu

Parteneri in consortiu:
Coordonator proiect (P1) Institutul National de Cercetare-
Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM Bucuresti
Partener 2 (P2) Institutul National de Cercetare Dezvoltare
pentru Metale Neferoase şi Rare Bucuresti
Partener 2 (P3) Universitatea Politehnica Bucuresti
Partener 2 (P4) Universitatea de Petrol si Gaze Ploiesti
Partener 2 (P5) Institutul de Chimie Fizica « Ilie Murgulescu »
al Academiei romane
Partener 6 (P6) ATICA CHEMICALS SRL
Buget/Cofinantare:
(B) 2.000.000 lei , (C) 5.000 lei
Adresa web a proiectului:
http://www.icechim-pd.ro/ro/pol_hitech/polimeri_hitech_spucercet.html

Obiectivul proiectului si Elementele de noutate:
Proiectul are scopul ca, prin parteneriatul intre colective de elita din universitati si institute de
cercetare cu un beneficiar din categoria IMM, sa puna la punct o tehnologie de producere a
spumelor ultraporoase ceramice (din geluri nanocompozite polimerice) destinate folosirii in procese
de depoluare a fluxurilor gazoase de la termocentrale .
Proiectul propus reprezinta o noutate absoluta pentru tara noastra, prin reteta de obtinere a
spumelor ceramice prin gel casting cu polimerizare, prin alegerea monomerilor si a oxizilor
anorganici nanoporosi, prin conditiile de amestecare, polimerizare, uscare, calcinare si sinterizare,
prin structurile cu volum si dimensiuni de pori dirijate, prin obtinerea structurilor poroase active
catalitic, prin tehnologiile de aplicare noi si are o noutate absoluta pe plan mondial prin faptul ca
se utilizeaza, in calitate de comonomeri, monomeri emulgatori, iar gelurile sunt constituite din
nanocompozite polimerice, ceea ce permite reglarea dimensiunii porilor si a fractiei de pori a
spumelor. Elementele originale vor fi brevetate.
Beneficiarii rezultatelor:
Potentialii beneficiari ai produselor sunt unitatile din industria materialelor ceramice si cele care
produc pulberi, in special de tip IMM. Beneficiarul cofinantator din consortiu (P6) ATICA
CHEMICALS SRL, intreprindere mica, este atat de interesat de transferul rezultatelor proiectului,
incat a acceptat sa cofinanteze, fara a primi finantare de la buget.
Principalul rezultat il va constitui reducerea impactului asupra mediului al fluxurilor de gaze de la
termocentrale.
Aplicarea rezultatelor cercetarilor la beneficiar va conduce la dezvoltarea mediului economicosocial
si de afaceri: asigurarea unei dezvoltari economice durabile, la nivel sectorial si regional, prin
valorificarea unor deseuri minerale cu valoare economica redusa; crearea de oportunitati pentru
invatamant, prin transferarea cunostintelor acumulate in cursurile studentilor partenerilor P3 si P5,
crearea de noi locuri de munca, in special la partenerul P6, atragerea de tineri in activitatea de
cercetare ,etc.

Stadiul de realizare al proiectului in
2010
• Etapa 3 (2010): Cercetari de laborator de producere a spumelor
ceramice ultraporoase si de utilizare a lor in procese catalitice si de
micro- si ultra filtrare pentru protectia mediului
- Buget de stat: 235.938 lei (CREDITE DE ANGAJAMENT)
- Cofinantare: 0 lei,
- Activitati efectuate: “Cercetari experimentale pentru realizarea
modelului experimental “
- CO P1 ICECHIM: Cercetari experimentale si definitivarea procedurii pentru
producerea nanocompozitelor polimerice anorganic organice,
- P2 IMNR: Cercetari experimentale si definitivarea retetelor de preparare a
nanopulberilor oxidice si a pastelor ceramice (barbotine) si stabilirea metodei de
depunere a fazelor active catalitic,
- P5 ICF: Cercetari experimentale si definitivarea tehnologiei de tratare termica
(uscare, calcinare si sinterizare) a nanocompozitelor precursoare de spume
ceramice ,
- P3 (UPB): Caracterizarea fizico-chimica si fizico-mecania a nanocompozitelor
polimerice si determinarea conductivitatii termice, a caracteristicilor hidrodinamice
si a caracteristicilor de retinere a pulberilor din gaze,
- P4 UPG : Cercetari privind utilizarea spumelor ceramice ca suport pentru faze
active catalitic, destinate distrugerii COV ).
- Achizitii realizate: Nu este cazul

MODUL DE IMPLICARE AL TINERILOR
CERCETATORI
-In proiect au participat 11 tineri cercetatori din 39
persoane cu studii superioare
-Majoritatea tinerilor implicati isi efectueaza doctoratul pe
teme apropiate de cercetarile din proiect.
- A fost trimisa la stagiu doctoral de 4 luni, drd.ing.
Anamaria Lungu, doctorand POSDRU, pe o tema strict
legata de obtinerea spumelor ceramice prin gelcasting.
Stagiul s-a efectuat la Universite du Sud Toulon- Var
France, sub conducerea prof. Francois-Xavier Perrin
-Tinerii cercetatori au avut publicatii in reviste ISI, in
principal in calitate de prim autori si au participat la
conferinte si simpozioane internationale desfasurate in
tara

REZULTATE OBTINUTE
Obtinerea pulberilor anorganice
Precursor
pulbere
Al 2 O 3 /MgO/SiO 2
Sol – gel
din sulfati si
cloruri , in mediu
alcalin si agenti
de suprafata
(citrat sodiu)
a)Uscare 105 0 C, 2h
b)Calcinare 400 0 C,
4h
c)Calcinare 400 0 , 4h,
calcinare 550 0 C, 1h
a)D9.20N+/RI/143/
03.09.2010
b) D9.21N+/RI/143/
03.09.2010
c) D9.22N+/RI/143/
03.09.2010
a)D9.20NII/RI/143/
03.09.2010
b)D9.21NII/RI/143/
03.09.2010
c)D9.22NII/RI/143/
03.09.2010
Cristale
angulare si
agregate
dimensiuni
variabile
0,5-100µm
izotrop,
anizotrop
agregate
angulare
tabulare
dimensiuni
variabile
0,5-100µm
izotrop
agregate
angulare
tabulare
dimensiuni
variabile
0,5-100µm
izotrop

REZULTATE
Figura 18. Caracterul reologic si T gel al
probei K(15AA)
Figura 19. Caracterul reologic si T gel al
probei K(25AA)
Figura 20. Caracterul reologic si T gel al probei K(35AA)

REZULTATE
Curbele DTG pentru diferite nanocompozite polimerice
Proba analizata T max 1 (°C) T max 2 (°C)
K-Al 2 O 3 227.64 462.06
5K - Al 2 O 3 228.91 459.76
10K- Al 2 O 3 227.04 458.54
K- 5Al 2 O 3 222.11 462.51
K- 10Al 2 O 3 225.38 462.37

REZULTATE
A
C D E
B
Aspectul SEM al caolinei la
rezolutia de 20 µm (A) si la
rezolutia de 5 µm (B) si aspectul
corpurilor crude K(15AA)(C),
K(25AA) (D) si K(35AA)(E) si al
spumelor ceramice
K(15AA.)(F), K(25AA)(G) si
K(35AA)(H)
F G H

REZULTATE
1.a 1.b 1.c
Spumele ceramice obtinute prin polimerizarea acidului acrilic intro
suspensie concentrata de componenta anorganica (caolina)
S-au obtinut materiale creamice cu urmatoarele proprietati:
- o porozitate totala ce variaza intre 40 – 80%,
- o porozitatea deschisa ce variaza intre 35 -60%;
- o porozitate inchisa ce variaza intre 5 – 20%.

REZULTATE
• Se recomanda materialele filtrante AS6-AS10
pentru gazele impurificate cu particule solide
care au presiunea de alimentare mai apropiata
de cea atmosferica, iar materialele filtrante AS1-
AS5 pentru gazele impurificate cu particule
solide foarte fine.
• Procesul de combustie catalitica pe catalizatorii
testati decurge la temperaturi mai scazute decat
procesul de combustie termica. Catalizatorii pe
baza de Pt si Cu testati prezinta o comportare
apropriata in procesul de combustie a p-
xilenului, asigurand obtinerea unei combustii
ridicate a p-xilenului;

INDICATORI DE REZULTAT
• 3 procedee de laborator pentru obtinerea
pulberilor ceramice, a compozitelor
polimerice si a spumelor ceramice
• Numar de IMM implicate:1
• Numar retele de cercetare formate:1

DISEMINARE I- ARTICOLE SI CARTI
• ARTICOLE PUBLICATE:
1. “Influence of the ultrasonic field on the template polymerization of acrylonitrile
in inorganic structure”, Anita-Laura Radu, Andrei Sarbu, Luminita Mara, Alexandra-
Sorina Garea, Anamaria Lungu, Stefan-Ovidiu Dima, Tanta-Verona Nicolescu, Horia
Iovu, Revista de Materiale Plastice, 46, nr. 4, 2009, , p. 399-403.
2. “New method for silicon nitride synthesis via hybrid polymer nanocomposites”,
Anita-Laura Radu, Andrei Sarbu, Stefania Motoc, Luminita Mara, Victor Fruth-Oprisan,
Sorina A. Garea, Stefan O. Dima, Gheorghe Nechifor, Liliana Sarbu, Horia Iovu,
Revista de Materiale Plastice, 47, nr. 2, 2010, pp. 167-172
3. “Thermogelation properties of poly(N-isopropylacrylamide) – block –
poly(ethyleneglycol) – block – poly(N-isopropylacrylamide) triblock copolymer
aqueous solutions” Mircea Teodorescu, Ioana Negru , Paul O. Stanescu, Constantin
Draghici, Anamaria Lungu , Andrei Sarbu, Reactive & Functional Polymers 70 (2010)
790–797
• ARTICOLE ACCEPTATE SPRE PUBLICARE:
1; “New polymer inorganic-organic hybrids obtained through radical
polymerization”, Anita-Laura RADU, Andrei Sarbu, Celina DAMIAN, Anamaria
LUNGU, Luminita MARA, Raluca MUNTEANU, Liliana SARBU, Horia IOVU, Buletin
ŞtiinŃific UPB, Series B: Chimie şi StiinŃa Materialelor, ISSN 1454-2331
• CARTI:
1. MATERIALE CERAMICE HI-TECH DIN COMPOZITE SI NANOCOMPOZITE
POLIMERICE HIBRIDE ANORGANIC-ORGANICE, Autori: Sarbu Andrei, Radu Anita
Laura, Lungu Anamaria, Cristi Andronescu, Adina Musuc, Victor Fruth
ISBN 978-606-521-599-3, In curs de publicare la editura PRINTECH ,

DISEMINARE II- CONFERINTE SI SIMPOZIOANE
1. Conferinta Internationala Bramat 2009, Brasov, 26-28 februarie 2009, Facile synthesis of inorganic oxide/organic
polymer hybrid nanocomposites through radical polymerization Anita-Laura RADU, Andrei SARBU, Horia IOVU, Sorina
GAREA, Luminita MARA, Victor FRUTH, Stefan-Ovidiu DIMA, Anamaria LUNGU, Tanta-Verona NICOLESCU, Mariana BEDA
2. Conferinta Nanotech Insight 2009”, 28 martie- 03 aprilie 2009, Barcelona: New polymer nanocomposites through
radical polymerization in inorganic structures, Anita-Laura Radu, Andrei Sarbu, Anamaria Lungu, Stefan-Ovidiu Dima,
Tanta-Verona Nicolescu, Sorina Garea, Luminita Mara, Victor Fruth,
3 Le IX-eme colloque Franco_roumain sur les polymeres, 27-29 august 2009 Alba Iulia, La polymerisation des
monomeres vinyliques dans des suspensions inorganiques concentrees. Anamaria Lungu, Andrei Sarbu, Victor Fruth-
Oprisan, Marius Ghiurea, Anita Laura Radu, Tanta-Veron Nicolescu, Stefan Ovidiu Dima,a Mircea Teodorescu
4 Le IX-eme colloque Franco_roumain sur les polymeres, 27-29 august 2009 Alba Iulia, Nouveaux hybrides
polymeriques a base de zeolithe mezzo poreuse et polyacrylonitrile Radu Anita-Laura, Sarbu Andrei, Lungu Anamaria ,
Dima Stefan-Ovidiu , Nicolescu Tanta-Verona , Petrea Celina Maria , Ghiurea Marius, Spataru Catalin Ilie, Iovu Horia
5 RICCCE XVI | 16th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering , 09-12.09 2009, Sinaia
- New inorganic-organic polymer hybrid nanocomposites obtained via supramolecular guest-host chemistry Anita-
Laura Radu, Andrei Sarbu, Anamaria Lungu, Victor Fruth, Marius Chiurea, Celina Maria Petrea ,Tanta-Verona Nicolecu,
Stefan-Ovidu Dima, Horia Iovu
6 Simpozion Icechim editia a V-a, Sinaia, 29-30 octombrie
2009, Hibride polimerice anorganic – organice obtinute prin polimerizare radicalica (“ Inorganic –organic polymer
hybrids obtained by radical polymerization ”) Anamaria Lungu, Anita-Laura Radu, Andrei Sarbu, Victor Fruth, Marius
Ghiurea, Stefan-Ovidiu Dima, Tanta-Verona Nicolescu
7 .A 9-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 16 martie 2010, Bucuresti New polymer
inorganic-organic nano hybrids obtained through radical polymerization Anita-Laura Radu, Andrei Sarbu, Celina Damian,
Stefan-Ovidiu Dima, Anamaria Lungu, Tanta-Verona Nicolescu, Horia Iovu
8 ROMPHYSCHEM 14 INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHYSICAL CHEMISTRY 2010, 2-4 june 2010, Bucharest, Noi
materiale hibride obtinute prin polimerizare gazda-oaspete A. L. Radu, A. Sarbu, V. Fruth, C. Damian, C. Nicolae, A.
Lungu, H. Iovu
9 Sixième colloque franco –roumain de chimie appliquée – COFrRoCA 2010, 7 – 10 juillet 2010, Orleans France,
Application de la chimie hôte- invite pour l’obtention des ceramiques speciales a travers les nano composites
polymeriques hybrides inorganique organiques. Andrei Sarbu, Anita-Laura Radu, Anamaria Lungu, Luminita Mara, Victor
Fruth, Sorina Alexandra Garea, Horia Iovu, Stefania Motoc, Stefan Ovidiu Dima, Tanta Verona Nicolescu , Liliana Sarbu
10 A XXXI-a Conferinta Nationala de chimie, 6-8 octombrie 2010, Ramnicu Valcea, Romania Sinteza si caracterizarea unor
nanocompozite polimerice hibride pe baza de compusi anorganici porosi Anita-Laura RADU, Andrei SARBU, Celina
DAMIAN, Cristian NICOLAE, Raluca GABOR, Anamaria LUNGU, Tanta-Verona NICOLESCU, Stefan-Ovidiu DIMA, Horia
IOVU, Emilian ZAHARIA
11. A XXXI-a Conferinta Nationala de chimie, 6-8 octombrie 2010, Ramnicu Valcea, Romania Influence of monomer
concentration upon ceramic material properties obtained by gel-casting Anamaria LUNGU, Francois-Xavier PERRIN ,
ndrei SARBU, Tanta-Verona NICOLESCU, Anita-Laura RADU, Victor FRUTH, Emilian ZAHARIA, Mircea TEODORESCU

Cooperare internationala
• Proiect Bilateral Romania Bulgaria 2010- 2012, HYBRID
INORGANIC-ORGANIC POLYMER NANOCOMPOSITES
PRECURSORS FOR ADVANCED MATERIALS –
HIOPONAPAM Participanti: INCDCP-ICECHIM Bucuresti
si Institutul de Chimie Organica al Academiei De Stiinte
din Bulgaria
• A fost propus un proiect de colaborare bilaterala Brancusi,
Romania –Franta, cu titlul: HOST-GUEST
POLYMERIZATION OF VINYL AND ACRYLIC
MONOMERS IN POROUS INORGANIC STRUCTURES
Participanti: INCDCP-ICECHIM Bucuresti si UNIVERSITE
DU SUD TOULON- VAR Franta, aflat in evaluare
• A fost depus un proiect de colaborare FP7, in care
ICECHIM este partener: NEW ECO-MATERIALS FOR
BUILDINGS ENVELOPE RETROFITTING TO IMPROVE
ENERGY EFFICIENCY AND INDOOR COMFORT:
POLYMER AND CONSTRUCTION AND DEMOLITION
WASTES RECYCLING, REEF, EPSS number
285330/02.12.2010, Coordonator Firma Rockwoll din
Danemarca, 12 parteneri

PERSPECTIVE 2011
• Activitatile prevazute a se realiza in anul 2011: Sunt cele prevazute in planul de realizare
din actul aditional 2010:
• Etapa IV: Realizarea modelului experimental : tehnologie de laborator si
demonstarea functionalitatii si utilitatii tehnologiei realizate pentru depoluarea
chimica si fizica a fluxurilor gazoase, protectia prin brevet si diseminarea rezultatelor
• Activitatea IV.1- Proiectare model experimental
• Activitatea IV.2:Cercetari experimentale si Elaborarea documentatiei model functionaltehnologie
de laborator
• Activitatea IV.3: Experimentarea solutiei propuse de obtinere si utilizare a spumelor
ceramice ultraporoase
• Activitatea IV.4:Demonstrarea functionalitatii si utilitatii tehnologiei propuse de obtinere si
utilizare a noilor spumelor ceramice ultraporoase
• Activitate IV.5. Experimentarea si verificarea tehnologiei
• Activitate IV.6: Proiectare si elaborare documentatie de analiza tehnico- economica
• Activitate IV.7: Elaborarea Specificatiei tehnice
• Activitatea IV.8. Diseminarea pe scara larga a rezultatelor prin comunicarea si publicarea
nationala si internationala a lor
• Activitatea IV. 9- Identificarea si atribuirea drepturilor de proprietate intelectuala asupra
rezultatelor
• Obiectivele ce vor fi atinse, impreuna cu rezultatele preconizate a se obtine: In conditiile
finantarii tuturor acestor activitati vor fi realizate integral obiectivele si rezultatele
preconizate initiale si se vor mentine elementele de originalitate propuse initial
• Estimarea necesarului de finantare pentru ultimul an de implementare (in limita bugetului
acceptat initial pentru anul 2011): Conform act ad. 2010 suma pentru anul 2011 este de
1594222 lei Buget+ 5000 lei Cofinantare. In conditiile unei finantari la nivelul prevazut
initial pentru 2011 (854000 lei), se vor remodela activitatile astfel incat sa fie realizate
obiectivele si elementele originale ale proiectului.