Utilização de triglicerídeos nas sínteses de monômeros e materiais poliméricos renováveis - Gaglieri, Caroline [UNESP] (2022)
O elevado consumo de materiais poliméricos oriundos de origem fóssil, associado aos seus baixos valores de reciclagem (5%) e de vida útil (1 ano), vêm demandando pesquisas em uma nova classe de polímeros, os biopolímeros. No entanto, ainda há a necessidade de aprimoramento/entendimento das propriedades mecânicas e térmicas para a expansão de suas aplicações. A partir desta necessidade, o presente trabalho mostra a utilização do óleo de uva, um subproduto da indústria alimentícia (de suco e de vinho) como precursor na síntese de dois monômeros. O primeiro foi sintetizado via reação de epoxidação, para obter-se o óleo de uva epoxidado; enquanto o segundo monômero foi obtido por reação de maleinização, para obtenção do óleo de uva maleinizado. Ambas as sínteses foram executadas de forma eficiente e consideradas limpas, sendo que os parâmetros de conversão, rendimento e seletividade na reação de epoxidação foram maiores do que aqueles reportados pela literatura para a epoxidação de outros óleos vegetais. Ambos monômeros foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e térmicas todas as propriedades foram comparadas e relacionadas com as modificações realizadas na estrutura do triglicerídeo. O óleo de uva apresentou estabilidade térmica superior à de outros óleos vegetais com quantidades similares ou menores de insaturações. Tal propriedade pôde ser associada à presença de tocoferol na amostra, o qual foi sugerido por Análise Térmica. Embora a incorporação dos grupos epóxidos e anidridos à estrutura triglicerídica proporcionaram a diminuição da estabilidade térmica de ambos os monômeros obtidos em relação ao precursor; ambos foram termicamente estáveis acima de 200 ºC. Os valores de densidade e viscosidade aumentaram após as reações de modificações. Após a caracterização, dos dois monômeros, realizou-se a polimerização entre os dois, produzindo-se polímeros completamente renováveis. Até o presente momento, não se encontrou na literatura nenhum trabalho demonstrando utilização de apenas monômeros derivados de óleos vegetais na síntese de polímeros, caracterizando-se como um material inédito. A temperatura e o tempo de polimerização foram determinados pelos resultados das técnicas Calorimetria Exploratória Diferencial e Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho Médio, respectivamente. Embora a polimerização tenha ocorrido de forma eficiente a 170 ºC por 3 h, a utilização da molécula 1-metilimidazol como catalisador proporcionou maiores valores de conversões monoméricas em menores temperaturas. Este catalisador também foi mais seletivo que os outros catalisadores imidazólicos (imidazol e 2-metilimidazol) testados. Foi demonstrado que o aumento do 1-metilimidazol na polimerização proporcionou o favorecimento da reação de esterificação, diminuindo a extensão da reação de eterificação, considerada uma reação paralela neste sistema. Além disso, os polímeros obtidos na presença deste catalisador apresentaram valores superiores de densidade de intercruzamento (aproximadamente 10x maior). Consequentemente, estes polímeros apresentaram melhores propriedades térmicas e mecânicas em relação ao polímero obtido sem catalisador. A partir da combinação dos resultados das caracterizações dos polímeros renováveis, foram avaliadas possíveis aplicações. Dentre elas, como revestimento de superfícies, considerando que o polímero renovável apresentou propriedades hidrofóbicas interessantes e também evitou a oxidação de superfícies metálicas em testes qualitativos.