Síntese e caracterização de poliuretano : espumas flexíveis puras e compósitos a partir de polióis à base de óleo de milho e adesivos à base de óleo de rícino

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorZawadzki, Sônia Faria, 1961--
Autor(es): dc.contributorRamos, Luiz Pereira, 1960--
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química-
Autor(es): dc.creatorSilva, Simone Adriane da-
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-08-21T23:09:23Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-08-21T23:09:23Z-
Data de envio: dc.date.issued2016-08-10-
Data de envio: dc.date.issued2016-08-10-
Data de envio: dc.date.issued2014-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://hdl.handle.net/1884/43502-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/43502-
Descrição: dc.descriptionOrientadora : Profª. Drª. Sônia Faria Zawadzki-
Descrição: dc.descriptionCo-orientador : Prof. Dr. Luiz Pereira Ramos-
Descrição: dc.descriptionTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 27/03/2014-
Descrição: dc.descriptionInclui referências : f. 196-207-
Descrição: dc.descriptionÁrea de concentração : Química-
Descrição: dc.descriptionResumo: Os óleos vegetais são fontes renováveis úteis para a síntese de polióis, que podem ser usados como precursores para obtenção de polímeros, tais como os poliuretanos visando à substituição de fontes fósseis, pois os polímeros provenientes de fonte petroquímica degradam-se muito lentamente no meio ambiente causando poluição. O objetivo deste trabalho foi preparar poliuretanos à base de polióis de óleos vegetais. O trabalho foi divido em duas partes: A primeira consistiu em sintetizar dois polióis à base de óleo de milho: epóxi-hidroxilado (OME) e transesterificado-epoxidado (OMTE). O óleo de milho empregado neste trabalho foi modificado quimicamente de duas maneiras: a primeira por meio de reação de epoxidação conduzida em ácido fórmico e peróxido de hidrogênio na razão molar de 3:1: 1,5 (ácido: mol insaturação: peróxido de hidrogênio); e a segunda, por meio da transesterificação com catálise alcalina em etanol, seguida de epoxidação nas mesmas condições empregadas para o óleo epoxidado. Os produtos foram caracterizados por cromatografia em fase líquida de alta eficiência (CLAE), espectroscopia na região do infravermelho (IVTF), ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e de 13C, índices de acidez, iodo e de hidroxila. Por meio das técnicas empregadas, concluiu-se que os polióis foram obtidos de maneira satisfatória. Estes, por sua vez, foram empregados na etapa seguinte, que consistiu na preparação de espumas flexíveis de poliuretano por meio da técnica de polimerização em massa, método one-shot. Comparativamente, foram preparadas espumas com poliol petroquímico, PEG-400 além das espumas puras, a partir dos polióis de origem vegetal, e compósitos com os seguintes agentes de reforço: bauxita, montmorilonita ou sílica pirolisada. As espumas foram caracterizadas termicamente por calorimetria exploratória diferencial e análise termogravimétrica, mecanicamente por ensaio mecânico de resistência à compressão e morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As espumas apresentaram-se flexíveis com a mistura de polióis. Para os ensaios térmicos as espumas dos polióis de base vegetal exibiram Tg negativas e boa resistência à degradação térmica. Os ensaios mecânicos demonstraram que as espumas mostraram menor resistência à compressão que as espumas de PEG. Os estudos morfológicos indicaram que as espumas com maior teor de carga apresentaram deformação nas células e foi possível visualizar partículas de sílica pirolisada na face externa das células. A segunda etapa do trabalho consistiu na modificação química do óleo de rícino no intuito de obter polióis diferenciados. Foram conduzidas reações de transesterificação sob catálise heterogênea com Amberlyst-15 com base no planejamento fatorial Taguchi empregando 1,4-butanodiol e dietilenoglicol. Os polióis foram caracterizados por cromatografia líquida de alta eficiência, ressonância magnética nuclear (1H e de 13C), índices de acidez e de hidroxila. Considerando a obtenção dos polióis satisfatória, passou-se para a etapa de obtenção dos adesivos de PU os quais foram sintetizados por polimerização em solução empregando metil-etil-cetona como solvente via método one-shot. Foram utilizados dois tipos de isocianatos, alifático (HDI) e aromático (TDI) com razão molar de NCO/OH 1,5 a 3; empregando dois extensores de cadeia (DEG ou BDO) ou um agente de reticulação (GLY). Os adesivos foram aplicados em moldes de madeira e a cura foi conduzida em capela em temperatura ambiente por 24h. Os adesivos foram avaliados termicamente por calorimetria exploratória diferencial e análise termogravimétrica e mecanicamente por cisalhamento. Os adesivos dos polióis ORDEG e ORBDO exibiram uma ou duas temperaturas de transição vítrea referentes aos segmentos flexíveis e rígidos. Na avaliação de resistência à degradação térmica os adesivos alifáticos mostraram maior estabilidade que os adesivos aromáticos. Nos ensaios mecânicos, em placas de madeira para ambos os polióis, os adesivos aromáticos mostraram melhor resistência ao cisalhamento que os adesivos alifáticos.-
Descrição: dc.descriptionAbstract: Vegetable oils are useful for the synthesis of biopolymers or precursors of polyurethanes to substitute renewable fossil sources, as the polymers derived from petrochemical sources which degrade very slowly in the environment causing pollution. The objective of this work was to prepare polyurethanes based on polyols from vegetable oils. The work was divided into two parts: The first one consisted in the synthesis of two polyols based on corn oil: epoxy- hydroxylated (OME) and transesterified - epoxidized (OMTE). Corn oil used in this study was chemically modified by epoxidation reaction conducted in formic acid and hydrogen peroxide, in the molar ratio of 3:1:1,5:H2O2 (acid : unsaturation: hydrogen peroxide) and the product of the transesterification alkaline in ethanol, followed by epoxidation under the same conditions as that employed for the preparation of the epoxidized oil. The products were characterized by high performance liquid chromatography and gas chromatography, infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR) 1H and 13C NMR spectroscopy, acidity, iodine and hydroxyl indexes. Considering the polyols obtaining was satisfactory polyols the materials was used to prepare flexible polyurethane foams in bulk polymerization, by the one-shot method. It was also prepared standard foams based in the petrochemical polyol (PEG 400). Flexible foams were only obtained when mixture of polyols (vegetable and PEG 400), aromatic isocyanate (MDI), was used. It was prepared different foams composites with bauxite, montmorillonite or fumed silica. The foams were thermally characterized by differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis, mechanically by compressive strength tests and morphologically by scanning electron microscopy. The second part of the work was constituted by the chemical modification of the castor oil in order to obtain different polyols. Transesterification reactions were carried out under heterogeneous catalysis of Amberlyst - 15 ® or homogeneous catalysis with KOH based on Taguchi factorial design employing 1,4-butanediol or diethylene glycol. The polyols were characterized by high performance liquid chromatography and gas chromatography, nuclear magnetic resonance (1H e de 13C), and by acidity and hydroxyl values determination. Considering that the obtaining of the polyols was satisfactory, the next step was prepared PU adhesives whose were synthesized in solution polymerization method using methyl ethyl ketone as solvent in the one-shot technique. Two types of aliphatic isocyanates (HDI) or aromatic (TDI) were used in the manufacture of the polyurethanes in a molar ratio NCO / OH 1.05 to 1.3 range, chain extenders DEG or BDO; or crosslinking agent GLY was also used. The adhesives were applied in wood boards, and the cure was conducted in the fume hood in room temperature for 24h. The adhesives were evaluated thermally by differential scanning calorimetry and by thermogravimetric analysis; and mechanically by shear test. The adhesives of the polyols (ORDEG or ORBDO) exhibited two glass transition temperatures relating to soft and hard segments. The aliphatic adhesives showed higher thermal stability than the aromatic PUs. The mechanical tests on wood boards showed that the adhesives based on aromatic polyols performed better shear resistance than the aliphatic ones.-
Formato: dc.format207 f. : il. algumas color.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Relação: dc.relationDisponível em formato digital-
Palavras-chave: dc.subjectTeses-
Palavras-chave: dc.subjectOleos e gorduras-
Palavras-chave: dc.subjectCompositos polimericos-
Palavras-chave: dc.subjectPolimeros-
Título: dc.titleSíntese e caracterização de poliuretano : espumas flexíveis puras e compósitos a partir de polióis à base de óleo de milho e adesivos à base de óleo de rícino-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
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