Desenvolvimento de poliuretanos de base reciclada

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Teresa Ferreira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/80493
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologia Química e Alimentar)
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spelling Desenvolvimento de poliuretanos de base recicladaBHETAEco-sustentabilidadePoliuretanoReciclagem químicaSíntese poliméricaChemical recyclingEco-sustainabilityPolymeric synthesisPolyurethaneEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologia Química e Alimentar)O mercado dos materiais poliméricos tem vindo a crescer no que se refere à procura de novas funcionalidades e propriedades destes materiais. Adicionalmente, a crescente consciencialização ambiental reforça a necessidade de reciclar materiais para o desenvolvimento de outros novos. Com este projeto pretendeu-se desenvolver novos materiais poliméricos derivados do poliuretano (PU), tendo como base um produto obtido pela reciclagem química do poli(tereftalato de etileno) (PET), que acarreta graves problemas na gestão de resíduos mundialmente. Deste modo, este trabalho consistiu em duas etapas distintas. Na primeira etapa, efetuou-se a reciclagem química de PET através da aminólise, para obtenção do monómero bis(2-hidroxi etileno)tereftalamida (BHETA) que, por sua vez, foi o ponto de partida para a segunda etapa do trabalho – a síntese de polímeros de base PU, tendo-se obtido um rendimento de reação de 82%. Ainda nesta etapa, procedeuse a caracterização do BHETA, que envolveu análises pela espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e análise termogravimetrica (TGA), tendo-se determinado a temperatura à qual o BHETA degrada, (288 ± 3) °C; a temperatura de fusão de (204 ± 1) °C; e, ainda, a temperatura de transição vítrea de (70 ± 1) °C. Para a síntese de polímeros de base PU, procedeu-se a três sínteses com razões molares NCO/OH distintas, 1:1, 3:1 e 4:1. Após a caracterização dos produtos de reação, selecionou-se a síntese que apresentou visivelmente o aspeto pretendido, isto é, uma dispersão homogénea para aplicação em filmes e revestimentos, tendo sido a síntese com a razão molar NCO/OH de 1:1. O produto obtido apresentou uma temperatura de degradação de (270 ± 4) °C; temperatura de transição vítrea, fusão e cristalização de (34 ± 2) °C, (142 ± 0) °C, (107 ± 0) °C, respetivamente. Procedeu-se a cinco reações adicionais de síntese com a mesma razão molar NCO/OH por forma a optimizar as condições do processo, tais como, temperatura, tempo de reação e atmosfera do meio reacional, e processo de emulsão e presença de um isocianato diferente. Por último, realizou-se uma análise comparativa dos produtos das cinco sínteses relativamente ao produto da síntese 1. O aumento da temperatura de reação na síntese de polímero de base PU permitiu obter o melhor PU aplicado em filme - transparente e homogéneo.The polymeric materials market has been growing in what concerns the constant search for new materials features and properties. In addition, the growing environmental awareness combined with economic interest reinforces the need to recycle materials that can be further used to develop new ones. With this project we aim to develop new polyurethane materials, based on a product obtained by the chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) (PET), which causes serious problems in waste management globally. In this way, the project consisted of two distinct parts. The first part, the chemical recycling of PET by aminolysis to obtain the bis(2-hydroxy ethylene)terephthslsmide (BHETA) monomer which, in turn, was the base for the second part – the synthesis of PU based polymers. From the chemical recycling, it was obtained a yield of 82%. BHETA was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The temperature at which BHETA degrades was obtained, (288 ± 3) °C; a melting temperature of (204 ± 1) °C; and a glass transition temperature of (70 ± 1) °C. Three synthesis with distinct NCO/OH molar ratios, 1:1, 3:1 and 4:1, were performed for the synthesis of PU based polymers. After the characterizations of their products, the synthesis that provide the desired visual aspect, i.e. a homogeneous dispersion for film applications and coatings, was selected. The synthesis with NCO/OH molar ratio of 1:1 led to the most promising results and to a product with a degradation temperature of (270 ± 4) °C, a glass transition temperature of (34 ± 2) °C, a melting temperature of (142 ± 0) °C and a crystallization temperature of (107 ± 0) °C. Five additional synthesis with the same NCO/OH molar ratio were performed to optimize the process conditions, such as temperature, reaction time and reactional medium atmosphere, as well as emulsion process and isocyanate type. A comparative analysis of the five synthesis products was carried out regarding the synthesis 1 product. The increase of the reaction temperature in the synthesis of PU based polymer led to the most promising result of PU applied on film – transparent and homogeneous.Rodrigues, L. R.Universidade do MinhoCarvalho, Teresa Ferreira2021-02-022021-02-02T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/80493por203037995info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:19:33Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80493Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:12:31.112096Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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