Lignopoliuretanas sintetizadas a partir de lignina kraft e óleo de mamona com simultânea formação de filmes

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Cassales, Ana Ribeiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: castor oil; filmes; films; kraft lignin; lignina kraft; óleo de mamona; poliuretanas; polyurethanes
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-17022020-142350/

O presente estudo teve como objetivo sintetizar poliuretanas (PU\'s) utilizando polióis derivados de fontes renováveis, como óleo de mamona (Castor Oil - CO), lignina Kraft previamente purificada (LK), e LK hidroxialquilada com glutaraldeído (um reagente que pode ser obtido de fontes naturais), LK-Glu, visando torná-la mais reativa frente à isocianatos de estrutura aromática (difenilmetano diisocianato polimérico - pMDI) e alifática (trímero de hexametileno diisocianato - tHDI), os quais foram usados na síntese das PU\'s. Destaca-se que ligninas têm sido usadas como poliol na síntese de PU´s, mas não visando formação de filmes, como a abordagem deste estudo. Filmes lignopoliuretânicos foram formados simultaneamente às sínteses, na ausência de solvente e catalisador, na razão molar NCO/OH 1:1, usando pMDI, à 25, 50, 75 e 100 °C, substituindo 10, 30 e 50 % em massa de CO por LK (LignoPUCOLK10; LignoPUCOLK30; LignoPUCOLK50) ou LK-Glu (LignoPUCOLK-Glu10; LignoPUCOLK-Glu30; LignoPUCOLK-Glu50) e tHDI, à 25 e 100 °C, nas mesmas proporções de LK (LignoPUHCOLK10; LignoPUHCOLK30; LignoPUHCOLK50) ou LK-Glu (LignoPUHCOLK-Glu10; LignoPUHCOLK-Glu30; LignoPUHCOLK-Glu50). PU\'s foram sintetizadas, e respectivos filmes também formados usando somente CO (PUCO; PUHCO) como poliol (amostra controle). Visando avaliar a influência nas propriedades dos filmes formados, sínteses foram realizadas na presença de nanocristais de celulose (CNC\'s) (5, 10 e 12,5% em massa) gerando os filmes LignoPUHCOLK50_100 (LignoPUHCOLK50_5%CNC; LignoPUHCOLK50_10%CNC e LignoPUHCOLK50_12,5%CNC) e LignoPUHCOLK-Glu50_100 (LignoPUHCOLK-Glu50_5%CNC; LignoPUHCOLK-Glu50_10%CNC e LignoPUHCOLK-Glu50_12,5%CNC). Análises de massa molar média por cromatografia de exclusão por tamanho (SEC) e ressonância magnética nuclear de Hidrogênio (1H RMN) confirmaram a modificação química da LK pelo aumento na massa molar ponderal média (Mw, SEC) após a reação com glutaraldeído (LK = 2331 g mol-1; LK-Glu = 4421 g mol-1, respectivamente) e aumento no teor de OH alifáticas na LK-Glu (LK= 0,9 mmol g-1 e LK-Glu= 2,4 mmol g-1, 1H RMN). A análise dinâmico-mecânica (DMA) mostrou o aparecimento de dois picos, relacionados a transições vítreas (Tg), indicando segregação de fases em domínios flexíveis (Tg1ºPico, menores temperaturas) e rígidos (Tg2°Pico, maiores temperaturas) conforme o acréscimo de LK ou LK-Glu na composição tanto das LignoPU\'s quanto das LignoPUH\'s. Testes de tração indicaram que o uso de maior proporção de LK e LK-Glu (30 e 50 %) levou a filmes com maior resistência à tração, que foi, no geral, superior nos filmes formados a partir de CO e LK-Glu, à 100 °C (LignoPUCOLK-Glu50 = 33 ± 1 Mpa; LignoPUHCOLK-Glu50 = 14 ± 1Mpa). Os CNC\'s apresentaram uma ação efetiva como agentes de reforço, principalmente na matriz produzida com LK-Glu (Módulo de Young e alongamento na ruptura de: LignoPUHCOLK-Glu50_0%CNC = 201 ± 0,3 MPa e 34 ± 1,9 %; LignoPUHCOLK-Glu50_12,5%CNC = 441 ± 0,3 MPa e 22 ± 2,1 %) em relação à preparada com LK (Módulo de Young e alongamento na ruptura de: LignoPUHCOLK50_0%CNC = 83 ± 1,2 MPa e 59 ± 2,9 %; LignoPUHCOLK50_12,5%CNC = 132 ± 3,7 MPa e 37 ± 3,5 %), provavelmente, devido a maior reatividade dessa matriz. Destaca-se a ação do CO como agente dispersante não só de LK ou LK-Glu, mas também dos CNC\'s, viabilizando a interação entre todos os componentes do sistema. As metas pretendidas foram alcançadas, com a formação e caraterização de filmes lignopoliuretânicos diversos, com boas propriedades, os quais foram obtidos via rota que atende às expectativas referentes à sustentabilidade do processo. A partir do conhecimento que se tem, depreende-se que o presente estudo não tem precedente. Os materiais obtidos apresentam uma vasta gama de possíveis aplicações, como revestimentos de superfícies, embalagens.