Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferraz, Fernando Augusto, 1980-
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/25495
Resumo: Orientadora : Profª Drª Maria Aparecida F. Cesar-Oliveira
id UFPR_dd96b2258661d6b123b812d9256c440c
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/25495
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Ferraz, Fernando Augusto, 1980-Oliveira, Maria Aparecida Ferreira César, 1963-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química2022-08-17T16:42:54Z2022-08-17T16:42:54Z2006https://hdl.handle.net/1884/25495Orientadora : Profª Drª Maria Aparecida F. Cesar-OliveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 27/11/2006Inclui referênciasÁrea de concentração : Química orgânicaResumo: Dentre os diferentes métodos de geração de energia destacam-se as células a combustível devido à sua capacidade de converter a energia química em energia elétrica, sem a necessidade de combustão. Uma grande atenção tem sido dada para as células a combustível por seu enorme potencial de aplicação de uso residencial, comercial e industrial, visando à produção de energia elétrica de maneira mais limpa. Uma vez que materiais poliméricos têm sido amplamente empregados como eletrólitos, em membranas trocadoras de prótons de células a combustível (PEMFC), neste trabalho, propõe-se o esenvolvimento de novos materiais poliméricos para uso em células PEM, a partir da utilização do polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) na composição das PEMFC. O PBLH é um polímero insaturado idroxilado que apresenta uma variedade de grupos funcionais e de sítios reativos, cujas propriedades e reatividade foram exploradas neste trabalho. Inicialmente foram realizadas reações de esterificação e transesterificação dos grupamentos hidroxílicos do polímero, gerando vários ésteres poliméricos, os quais foram submetidos à reação com estireno. Os copolímeros formados foram utilizados na obtenção de materiais poliméricos ulfonados através da introdução de grupamentos sulfônicos nos anéis aromáticos oriundos das unidades de estireno. Na sulfonação dos copolímeros com ácido sulfúrico concentrado foi observada a degradação oxidativa do material que ocorreu devido à presença de ligações duplas na estrutura do polímero. Em razão disso, foram investigadas várias reações visando a extinção das ligações duplas do polímero: reações de halogenação, hidrogenação e de eterificação, visando obter materiais com maior resistência à degradação oxidativa. Os derivados halogenados, produtos das reações de adição de bromo à ligação dupla, interconversão de haletos e halogenação das posições alílicas, apresentaram resultados pouco conclusivos e baixas conversões, fazendo com que o estudo destas reações fosse temporariamente suspenso. pesar das diversas metodologias investigadas, a redução total das ligações duplas só foi possível pela hidrogenação utilizando -toluenossulfonilhidrazida. O PBLH hidrogenado foi submetido à reação de transesterificação com metacrilato de metila para a obtenção de um éster polimérico, sendo copolimerizado com estireno. O copolímero apresentou uma boa resistência à degradação oxidativa frente à reação de sulfonação. Uma outra estratégia de redução do teor de ligações duplas do PBLH foi investigada através da formação de éteres aromáticos por reação com fenol na presença de um catalisador ácido. Esta estratégia resultou na introdução parcial de anéis aromáticos, variando de 50 a 93% o teor de éteres fenílicos formados. Estes anéis aromáticos foram submetidos à reação de sulfonação utilizando o sulfato de cetila como agente sulfonante, o que possibilitou a formação de membranas com teores de grupos sulfônicos de 2,4, 2,5 e 2,8 mmol/g de polímero seco, a partir dos copolímeros PBLH-Fenol 80, 98 e 117 espectivamente. As membranas poliméricas sulfonadas obtidas neste trabalho apresentaram valores bem superiores aos das membranas comerciais Nafion® , que possuem uma capacidade de troca iônica na faixa de 0,67 até 1,25 mmol/g de grupos sulfônicos.Abstract: Among the different methods of energy generation, the fuel cells stand out, due to its capacity to convert the chemical energy in electric energy, without combustion. A great attention has been given for fuel cells due to its great potential of application for residential, commercial and industrial uses, aiming to the production of electric energy in a cleaner way. Polymeric materials have been widely used as electrolytes, in proton exchange membranes fuel cells (PEMFC). In this work, the development of new polymeric materials for use in PEMFC from the hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) in PEMFC composition is roposed. HTPB is an unsaturated hydroxylated polymer, presenting a variety of functional groups and reactive sites, and which had its properties and reactivity explored in this work. In a first stage, esterification and transesterification reactions of the hydroxyl groups of the polymer were accomplished, generating several polymeric esters which were submitted to a reaction with styrene to form various copolymers. To obtain sulfonated copolymers, sulfonic groups were inserting in the aromatic rings of styrene units by sulfonation reaction with concentrated sulfuric acid. In these rections, the oxidative degradation of polymeric esters was observed due to the presence of the double bonds in the polymer backbone. For that reason several reactions for the extinction of the double bonds had been initiated as: bromination, hydrogenation and therification reactions with phenol, aiming to obtain materials with larger resistance to the oxidative degradation. The halogenated products obtained from reactions involving a bromine addition to double bonds, interconversion of halides, halogenation reactions of allylic positions, presented not very conclusive results and the study of these reactions has been temporarily suspended. The total reduction of the double bonds was only possible for the hydrogenation using p-toluenesulfonylhydrazide. Hydrogenated HTPB was submitted to the transesterification reaction with methyl methacrylate for the obtaining a polymeric ester, which was copolymerized with styrene. This copolymer presented a good oxidative degradation resistance when submitted to the sulfonation reaction conditions. Another method to reduction of the HTPB double bonds was investigated through the reaction with phenol in the presence of an acid catalyst. Polymeric ethers were obtained with the partial introduction of aromatic rings varying from 50 to 93%. These aromatic rings were submitted to the sulfonation reaction using the acetyl sulfate as sulfonating agent, making possible the formation of membranes with amount of sulfonated groups of 2,4, 2,5 and 2,8 mmol/g of dry polymer from HTPB-phenol 80, 98 and 117 respectively. These results mean a bigger values than those of the Nafion® membranes, that possess an ion exchange capacity of 0,67 up to 1,25 mmol/g of sulfonated groups.86f. : il., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalTesesCelulas a combustivelReações quimicasQuímicaModificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustívelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALDissertacao Fernando A Ferraz.pdfapplication/pdf1440167https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/1/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf86313f3e391e1c53f4587e4b23303764MD51open accessTEXTDissertacao Fernando A Ferraz.pdf.txtExtracted Texttext/plain120091https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/2/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf.txt518a2c8446a18128f2f97c7c4894cc4fMD52open accessTHUMBNAILDissertacao Fernando A Ferraz.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1306https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/3/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf.jpg4024959f4a12c8b5acfbe0a14901da3eMD53open access1884/254952022-08-17 13:42:54.824open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/25495Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082022-08-17T16:42:54Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
title Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
spellingShingle Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
Ferraz, Fernando Augusto, 1980-
Teses
Celulas a combustivel
Reações quimicas
Química
title_short Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
title_full Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
title_fullStr Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
title_full_unstemmed Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
title_sort Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível
author Ferraz, Fernando Augusto, 1980-
author_facet Ferraz, Fernando Augusto, 1980-
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Oliveira, Maria Aparecida Ferreira César, 1963-
Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química
dc.contributor.author.fl_str_mv Ferraz, Fernando Augusto, 1980-
dc.subject.por.fl_str_mv Teses
Celulas a combustivel
Reações quimicas
Química
topic Teses
Celulas a combustivel
Reações quimicas
Química
description Orientadora : Profª Drª Maria Aparecida F. Cesar-Oliveira
publishDate 2006
dc.date.issued.fl_str_mv 2006
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2022-08-17T16:42:54Z
dc.date.available.fl_str_mv 2022-08-17T16:42:54Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/25495
url https://hdl.handle.net/1884/25495
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 86f. : il., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/1/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/2/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25495/3/Dissertacao%20Fernando%20A%20Ferraz.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 86313f3e391e1c53f4587e4b23303764
518a2c8446a18128f2f97c7c4894cc4f
4024959f4a12c8b5acfbe0a14901da3e
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1797699210273882112

Registros relacionados