Síntese e propriedades do óleo de soja funcionalizado com grupos hidroxílicos para aplicação em poliuretanos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Pontel, Carlos Eduardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: epoxidação; epoxidation; funcionalização; functionalization; hidroxilação; hydroxylation; óleo de soja; óleos insaturados; poliuretanos; polyurethanes; soybean oil; unsatured oils
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-21082019-114556/

Este trabalho teve como objetivo a modificação de óleo de soja por meio da sua funcionalização com grupos hidroxílicos visando seu uso na síntese de poliuretanos. As reações de funcionalização foram conduzidas em duas etapas, uma de epoxidação seguida de hidroxilação utilizando álcoois de baixo peso molecular como agente hidroxilante. Na primeira etapa do processo, a epoxidação, duas amostras foram obtidas variando o grau de funcionalidade de aproximadamente 2 mol de epóxido por mol de óleo epoxidado (F2) e, aproximadamente, 2,5 mol de epóxido por mol de óleo epoxidado (F2,5). Na segunda etapa, variou-se os álcoois utilizados como agentes hidroxilantes da amostra F2 entre metanol, etanol, isopropanol e 1-butanol; enquanto que a amostra F2,5 foi hidroxilada apenas com etanol. Os óleos modificados foram caracterizados por meio de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de prótons (RMN 1H); determinação do percentual de epóxido, índice de hidroxila e de acidez, distribuição de massa molar e viscosidade dinâmica. Os resultados obtidos foram comparados com os valores típicos do óleo de mamona que por ser naturalmente hidroxilado é muito usado na síntese de poliuretanos. A caracterização estrutural permitiu comprovar a eficácia da síntese, apresentando evidências claras quanto às diferenças estruturais existentes entre as amostras funcionalizadas e o óleo de mamona. As técnicas de FTIR e RMN 1H mostraram a formação do grupo beta-hidroxi-éter, vicinal à hidroxila, de acordo com o tipo de álcool usado na hidroxilação de cada uma das amostras. Variações entre a estimativa do índice de hidroxila, através do percentual de epóxido e o índice de hidroxila experimental sugeriram reações paralelas durante a síntese. A influência da acidez durante o processo e a acidez final de cada uma das amostras também foi determinada. As curvas de GPC comprovaram umas das vias paralelas sugeridas com a formação de fases oligoméricas entre os triglicerídeos. A viscosidade final apresentou grande variação, principalmente em função do grupo beta-hidroxi-éter formado em cada caso, do grau de funcionalidade, além da redução do teor de insaturações do óleo modificado. Dados sobre a energia de ativação de escoamento do fluido em função da temperatura mostraram que o fator mais significativo na variação da viscosidade é o índice de hidroxila final das amostras. As amostras sintetizadas foram usadas na polimerização de poliuretanos. A reatividade das amostras foi determinada através de ensaios de cura acompanhados por FTIR, além de uma caracterização mecânica dos poliuretanos finais feita por Análise Dinâmico Mecânica (DMA). As amostras apresentaram uma alta variação quanto à reatividade no processo de polimerização. Os ensaios de DMA mostraram a relação direta entre a temperatura de transição vítrea e o grau de funcionalidade, além do efeito plastificante gerado pelas cadeias livres contidas na fase flexível formada pelos triglicerídeos parcialmente funcionalizados.