Simulação molecular e predição de propriedades físico-quimicas de lubrificantes biodegradáveis

• Autor(a) principal: ANJOS, Luiz Carlos Araújo Dos
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6021
• topic: Dinâmica molecular; Densidade; Viscosidade; Biolubrificantes; Campo de forças

A toxicidade e baixa biodegradabilidade de lubrificantes de origem mineral têm despertado grande interesse na formulação de biolubrificantes , que são constituídos por estruturas derivadas de modificações químicas de óleos vegetais (triacilgliceróis). Atualmente, ésteres de ácidos graxos são considerados como alternativa promissora para aplicação como lubrificantes biodegradáveis e, por isso, tem sido estudadas modificações químicas dos mesmos que aprimorem as propriedades que são críticas na sua caracterização como lubrificante. A grande diversidade de óleos vegetais naturais e de modificações químicas que podem ser efetuadas com tais estruturas faz surgir um universo imenso de possibilidades que podem ser exploradas, a fim de selecionar aquelas que apresentam características que as tornam um biolubrificante potencial. Diante dessa problemática, surge a necessidade de se desenvolver e empregar um método computacional que seja capaz de predizer as propriedades físico-químicas desses biolubrificantes, evitando, assim, elevados custos com processos de extração, modificação química dos óleos vegetais e medição das suas propriedades. Na presente tese, aplicou-se a ferramenta conhecida como simulação por dinâmica molecular (MD) para determinar diversas propriedades de dois ésteres de ácidos graxos: elaidato de metila (trans-oleato de metila) e ricinoleato de metila. Em todas as simulações foi empregado o campo de forças conhecido como SPASIBA, no qual foram considerados todos os termos de interação inter e intramoleculares, deixando as moléculas completamente flexíveis ao longo da sua dinâmica. A fim de estabilizar as configurações nas temperaturas e pressões desejadas, as simulações foram acopladas ao termostato-barostato de Nosé-Hoover. A comprovação do alcance de uma configuração equilibrada foi possível pelo monitoramento da energia total, temperatura, deslocamento médio quadrático das moléculas e a função de distribuição radial. Após a fase de equilibração da dinâmica molecular do elaidato de metila e do ricinoleato de metila, foram determinadas suas massas específicas, apresentando desvios menores que 2% em relação aos dados experimentais. Partindo-se do embasamento físico-matemático da teoria hidrodinâmica, foi desenvolvida, nessa tese, uma ferramenta capaz de predizer a viscosidade Newtoniana a partir das difusividades de moléculas de soluto dissolvidas nos líquidos estudados. Os excelentes resultados alcançados pela aplicação desse método na determinação das viscosidades do ricinoleato de metila evidenciam sua eficácia e fazem dele uma ferramenta promissora para exploração de propriedades viscosimétricas de ésteres de ácidos graxos, ou seja, de biolubrificantes potenciais