Síntese de carbonato de glicerila a partir do glicerol - perspectivas para aplicação na produção de poliuretano sem isocianato (NIPU)
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFESP |
Texto Completo: | https://repositorio.unifesp.br/11600/67415 |
Resumo: | O polímero poliuretano foi criado em 1937 por Otto Bayer e desde então tem sido usado para as mais diversas aplicações, no entanto cada vez mais se buscam alternativas de fontes renováveis. O poliuretano, como a maioria dos polímeros tem fonte petroquímica. Buscando uma opção de fontes renováveis, em 1971 foi desenvolvido o NIPU (Non-Isocyanate Polyurethane) ou poliuretano sem isocianato. Existem muitas formas de sintetizar o NIPU e a mais comum é por meio do carbonato de glicerila com uma amina primária. O carbonato de glicerila pode ter origem no glicerol que por sua vez pode ser o aproveitado do glicerol cru que hoje é resíduo da produção de biodiesel. O objetivo desta dissertação foi sintetizar carbonato de glicerila visando seu uso como matéria prima para a produção do NIPU e, mesmo não sintetizando o NIPU (dispersão base água), realizar uma análise previa de custos em comparação com o poliuretano tradicional. Para alcançar estes objetivos foi sintetizado carbonato de glicerila com glicerol, dimetil carbonato e utilizando-se silicato de sódio anidro como catalisador. A conversão do glicerol foi de 98% e o rendimento em carbonato de glicerila alcançou 92% (ambos em base molar). Caracterizou-se o catalisador por difração de raios X e fisissorção de N2. As amostras para acompanhamento da reação de transesterificação com o tempo foram determinadas 1H RMN. Para a análise prévia de custo, em escala de laboratório, foi considerado também uma síntese de um intermediário para ganho de massa molecular para o NIPU, para melhoria de propriedades mecânicas de modo a se aproximar do poliuretano tradicional, normalmente oriundo de um poliol e um isocianato. A análise prévia de custos mostrou que a rota para síntese de NIPU escolhida precisa ser aperfeiçoada de modo que os custos fiquem mais próximos de uma síntese tradicional, já que ainda é mais que o dobro da alternativa tradicional. |
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Garpeli, Suelen Martins [UNIFESP]https://lattes.cnpq.br/6456525492335265http://lattes.cnpq.br/9498016105876208Gomes, Eliezer Ladeia [UNIFESP]Diadema2023-04-25T14:11:42Z2023-04-25T14:11:42Z2023-02-28https://repositorio.unifesp.br/11600/67415O polímero poliuretano foi criado em 1937 por Otto Bayer e desde então tem sido usado para as mais diversas aplicações, no entanto cada vez mais se buscam alternativas de fontes renováveis. O poliuretano, como a maioria dos polímeros tem fonte petroquímica. Buscando uma opção de fontes renováveis, em 1971 foi desenvolvido o NIPU (Non-Isocyanate Polyurethane) ou poliuretano sem isocianato. Existem muitas formas de sintetizar o NIPU e a mais comum é por meio do carbonato de glicerila com uma amina primária. O carbonato de glicerila pode ter origem no glicerol que por sua vez pode ser o aproveitado do glicerol cru que hoje é resíduo da produção de biodiesel. O objetivo desta dissertação foi sintetizar carbonato de glicerila visando seu uso como matéria prima para a produção do NIPU e, mesmo não sintetizando o NIPU (dispersão base água), realizar uma análise previa de custos em comparação com o poliuretano tradicional. Para alcançar estes objetivos foi sintetizado carbonato de glicerila com glicerol, dimetil carbonato e utilizando-se silicato de sódio anidro como catalisador. A conversão do glicerol foi de 98% e o rendimento em carbonato de glicerila alcançou 92% (ambos em base molar). Caracterizou-se o catalisador por difração de raios X e fisissorção de N2. As amostras para acompanhamento da reação de transesterificação com o tempo foram determinadas 1H RMN. Para a análise prévia de custo, em escala de laboratório, foi considerado também uma síntese de um intermediário para ganho de massa molecular para o NIPU, para melhoria de propriedades mecânicas de modo a se aproximar do poliuretano tradicional, normalmente oriundo de um poliol e um isocianato. A análise prévia de custos mostrou que a rota para síntese de NIPU escolhida precisa ser aperfeiçoada de modo que os custos fiquem mais próximos de uma síntese tradicional, já que ainda é mais que o dobro da alternativa tradicional.The polyurethane Polymer was developed in 1937 by Otto Bayer, since then has been used to many different applications, however alternatives from renewable sources has been sought. The polyurethane, as the majority of the alternatives of polymers, came from petrochemical sources. Seeking for more sustainable non-isocyanate polyurethane (NIPU) was developed in 1971. There are many ways to synthesize NIPU and the most common is through glycerol carbonate and a primary amine. Glycerol carbonate can be prepared from glycerol, and this last one has as source the raw glycerol, which today is a residue of biodiesel production. The objective of this dissertation was to synthesize glycerol carbonate in order to be a raw material for NIPU production and, even do not synthetizing NIPU (water-based dispersion), perform a previous cost analysis comparing with the traditional water-base polyurethane dispersion. To reach this goal glycerol carbonate was synthesized with glycerol, dimethyl carbonate and sodium silicate, as a catalyst. The conversion in glycerol carbonate was 98% and the glycerol carbonate yield reaches 92% (both in molar basis). The catalyst was characterized by X-ray diffraction and N2 physisorption. The amounts of reagents and products of the samples obtained from running experiments were quantified using 1 H NMR. For previous cost analysis, considering a laboratory scale, was also considered a synthesis of a higher molecular mass to improve mechanical properties in comparison to traditional option from polyol and isocyanate. The cost analysis showed that the chosen route for synthesis of NIPU needs to be in comparison with a traditional synthesis, because, for now, the cost of NIPU is twice the alternative less sustainable.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)85 f.porUniversidade Federal de São PauloPoliuretano verdeNIPUCarbonato de glicerilaSíntese e caracterizaçãoRevestimento de superfíciesGreen polyurethaneSynthesis and caracterizationGlycerol carbonateCoating for surfacesSíntese de carbonato de glicerila a partir do glicerol - perspectivas para aplicação na produção de poliuretano sem isocianato (NIPU)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESPInstituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF)Engenharia QuímicaTEXTDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdf.txtDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain137960${dspace.ui.url}/bitstream/11600/67415/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Suelen%20-%20p%c3%b3s%20defesa%20FINAL.pdf.txt5c597acbfef038e3f26b301d5028a514MD56open accessTHUMBNAILDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdf.jpgDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4074${dspace.ui.url}/bitstream/11600/67415/8/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Suelen%20-%20p%c3%b3s%20defesa%20FINAL.pdf.jpg25eb51662a65f5fbc58fae3fd69d3a19MD58open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-85893${dspace.ui.url}/bitstream/11600/67415/2/license.txt008267ccc97c112fd2ad1c7dda7775d5MD52open accessORIGINALDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdfDissertação Suelen - pós defesa FINAL.pdfDissertação de mestradoapplication/pdf3702597${dspace.ui.url}/bitstream/11600/67415/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Suelen%20-%20p%c3%b3s%20defesa%20FINAL.pdf720dfa52920d03cd6ef65a05745ef85fMD51open access11600/674152023-10-12 01:01:43.064open 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Gomes, Eliezer Ladeia [UNIFESP] |
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Poliuretano verde NIPU Carbonato de glicerila Síntese e caracterização Revestimento de superfícies Green polyurethane Synthesis and caracterization Glycerol carbonate Coating for surfaces |
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Poliuretano verde NIPU Carbonato de glicerila Síntese e caracterização Revestimento de superfícies Green polyurethane Synthesis and caracterization Glycerol carbonate Coating for surfaces |
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O polímero poliuretano foi criado em 1937 por Otto Bayer e desde então tem sido usado para as mais diversas aplicações, no entanto cada vez mais se buscam alternativas de fontes renováveis. O poliuretano, como a maioria dos polímeros tem fonte petroquímica. Buscando uma opção de fontes renováveis, em 1971 foi desenvolvido o NIPU (Non-Isocyanate Polyurethane) ou poliuretano sem isocianato. Existem muitas formas de sintetizar o NIPU e a mais comum é por meio do carbonato de glicerila com uma amina primária. O carbonato de glicerila pode ter origem no glicerol que por sua vez pode ser o aproveitado do glicerol cru que hoje é resíduo da produção de biodiesel. O objetivo desta dissertação foi sintetizar carbonato de glicerila visando seu uso como matéria prima para a produção do NIPU e, mesmo não sintetizando o NIPU (dispersão base água), realizar uma análise previa de custos em comparação com o poliuretano tradicional. Para alcançar estes objetivos foi sintetizado carbonato de glicerila com glicerol, dimetil carbonato e utilizando-se silicato de sódio anidro como catalisador. A conversão do glicerol foi de 98% e o rendimento em carbonato de glicerila alcançou 92% (ambos em base molar). Caracterizou-se o catalisador por difração de raios X e fisissorção de N2. As amostras para acompanhamento da reação de transesterificação com o tempo foram determinadas 1H RMN. Para a análise prévia de custo, em escala de laboratório, foi considerado também uma síntese de um intermediário para ganho de massa molecular para o NIPU, para melhoria de propriedades mecânicas de modo a se aproximar do poliuretano tradicional, normalmente oriundo de um poliol e um isocianato. A análise prévia de custos mostrou que a rota para síntese de NIPU escolhida precisa ser aperfeiçoada de modo que os custos fiquem mais próximos de uma síntese tradicional, já que ainda é mais que o dobro da alternativa tradicional. |
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2023 |
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