ÁREA: Materiais
TÍTULO: SÍNTESE DE RESINAS DE POLIURETANA À BASE DE ÓLEO DE MAMONA E COMPARAÇÃO DAS DUREZAS TENDO A DIETANOLAMINA COMO REGULADOR DO ÍNDICE DE HIDROXILA
AUTORES: CARDOSO, O.R. (UFRN) ; BALABAN, R. (UFRN)
RESUMO: Trabalho desenvolvido em duas etapas, sendo a primeira a obtenção de um poliol de origem vegetal à base de Óleo de Mamona (Rícinus Comunis).
A este, se adicionou dietanolamina, em duas razões molares diferentes, com a função de elevar o índice de hidroxila e, consequentemente, o grau de ligações cruzadas do produto final.
A obtenção do poliol ocorreu sem nenhuma adição de catalisadores ácidos ou alcalinos, evitando-se processos de lavagens.
O poliol foi cacterizado por RMN, análises reológicas e análises convencionais por via úmida.
A segunda fase deste, consistiu em reações de condensação do poliol com diisocianato de isoforona–IPDI, resultando resinas de roliuretana. As propriedades das resinas sintetizadas neste trabalho foram comparadas às das resinas já existentes no mercado.
PALAVRAS CHAVES: óleo de mamona, dietanolamina, poliuretana
INTRODUÇÃO: O óleo de mamona tem sido visto, atualmente no Brasil, como um excelente produto para a obtenção de biodiesel. No entanto, sua molécula peculiar permite inúmeros tipos reações, onde produtos cuja utilização infinitamente mais nobres e de elevado valor agregado podem ser obtidos.
Entre as inúmeras classes desses produtos, se encontram as resinas de poliuretana, cuja resistência aos ataques de solventes, principalmente aos de origem fóssil, e produtos residuais oxidantes, além de baixa absorção de água, a colocam como um produto ideal para aplicações em diversos segmentos, desde as espumadas empregadas na indústria da construção civil, indústria automobilística, biomédicas, como também as elastoméricas de largo uso na telefonia e eletroeletrônicos.
Cerca de 90% dos ácidos graxos presentes no óleo de mamona se constituem no ácido ricinoleico, sendo os 10% restantes referentes a ácidos graxos não hidroxilados, principalmente os ácidos linoleicos e oléicos, o que confere ao óleo de mamona uma funcionalidade média igual a 2,7.
O valor do índice de hidroxilas é de 163 mg de KOH/g e trata-se de um produto obtido com alto grau de pureza, recomendado para emprego em poliuretanas por permitir reações que formam cadeias interconectadas, gerando resinas de relativa resistência à abrasão e dureza em torno de 40 Shore A.
O objetivo do presente trabalho é a síntese de um poliol, através da adição de um extensor de cadeia hidroxilado, onde a quantidade de ligações cruzadas possam ser aumentadas alterando o grau de reticulação e em conseqüência a Dureza do produto final.
A poliuretana foi obtida com a reação de policondensação desse poliol com o Diisocianato de Isoforna – IPDI.
A resina final teve sua Dureza comparada ao produto comercial existente no mercado.
MATERIAL E MÉTODOS: Óleo de mamona tipo I – (OM) – PM=928; IOH=162mgKOH/g – A.Azevedo Ltda.
Diethanolamina – (DEA) (C4H11O2N) – PM = 105,14; IOH = 1013,15 - Oxiteno Trietanolamina – (TEA) – (C6H15O3N) – PM = 149,19, IOH= 1130 - Dinâmica
Diisocianato de Isoforona (IPDI) (3 isocyanatomethyl-3,5,5 trimethylciclo hexil isocianate) – PM = 222,3 – INCO = 37% – Sigma
Dibutil dilaurato de Estanho [CH3(CH2)10CO2]Sn[(CH3)3CH3]2 - PM = 631,56 – Aldrich Chemical Company Inc. – USA
Para a síntese dos poliois, o óleo de mamona e a DEA, dosados em duas relações de massas diferentes, foram agitados por três horas em reator de vidro sob atmosfera de nitrogênio a 120°C. Os polióis obtidos foram secados a vácuo até Karl Fisher inferior a 0,5%. Foram então submetidos a análise de RMN de Próton e Carbono e análise convencionais por via úmida.
Cada um dos poliois foi reticulado com quantidades suficientes de diisocianato de isoforona – IPDI para uma relação NCO/OH de 1:1.
Corpos de prova foram preparados e suas Durezas determinadas com Durometro analógico, segundo ASTM D612 e comparadas às durezas das resinas comerciais existentes no mercado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foram efetuadas pastilhas com 3 cm de diâmetro e 2 cm de altura e deixadas curando por 10 dias.
Suas Durezas foram acompanhadas durante três meses a intervalos de 15 dias.
Foram denominados D 230 (IOH igual a 230 mg KOH/g) e D280 (IOH igual a 280 mg KOH/g) e dois polióis comerciais denominados T 230 e T280 também com índices de hidroxila 230 mgKOH/g e 280 mgKOH/g respectivamente, para a confecção das resinas de poliuretana, determinação e comparação de suas propriedades.
Os dados de RMN ( Fig 1) mostram que as interações ocorridas entre o óleo de mamona e a Dietanolamina, nas condições em que ocorreram, não produziram nenhuma ligação nova, quer do tipo ester ou amida, evidenciando que o poliol resultante é uma mistura física estável.
A Fig 2 mostra que, para cada um dos polímeros, a dureza apresentou valores praticamente constantes ao longo de três meses de observação, nas condições dos ensaios.
O que chamou a atenção nessa propriedade, no caso dos polióis da linha “T” (trietanolamina como extensor de cadeia), foi a pequena variação verificada das durezas com relação ao aumento do índice de hidroxila e da conseqüente relação molar entre o poliol e o isocianato. Essa variação foi bem mais acentuada para os polióis da linha “D” , como era de se esperar, pois um aumento do índice de hidroxila, deveria necessariamente elevar a dureza como conseqüência do maior grau de reticulação.
CONCLUSÕES: • A interação entre o Óleo de Mamona e a Dietanolamina, nas condições de síntese produzem uma mistura física, não ocorrendo nenhum tipo de transesterificação.
• A Dietanolamina fornece polióis cujas resinas derivadas apresentam maiores Durezas do que os polióis comerciais.
• As resinas à base de Dietanolamina poderão se formuladas com polióis mais brandos (índices de hidroxila mais baixos), o que significa menor consumo de matéria prima e conseqüente redução de custos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Dutta S., Karak N., Synthesys, Characterization of polyurethane amide resins from Nahar seed oil for surface coating applications,. Progress in Organic Coatings, v.53, p.147 – 152, Índia,2005.
Ogunniyi, D.S. ,Castor Oil: A vital industrial raw material, Bioresource Technology 97- 2005, pp. 1086-1091, Nigeria.
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