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Desenvolvimento de espuma rígida de poliuretano a partir de lignina kraft e extensores de cadeia de fonte renovável: aplicação como isolante térmico

Processo: 19/04157-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE  
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2019
Vigência (Término): 31 de outubro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Lara Tavares dos Santos
Beneficiário:Lara Tavares dos Santos
Empresa:Entropic Solutions - Tecnologias a Partir de Biomassa Ltda
CNAE: Fabricação de resinas termofixas
Fabricação de adesivos e selantes
Vinculado ao auxílio:18/08697-4 - Desenvolvimento de espuma rígida de poliuretano a partir de lignina kraft e extensores de cadeia de fonte renovável: aplicação como isolante térmico, AP.PIPE
Assunto(s):Polímeros   Lignina   Poliuretanos   Hidroxila   Óleos vegetais   Condutividade térmica   Materiais isolantes

Resumo

A valorização da lignina Kraft, através de sua transformação em produtos de alto valor agregado, vem sendo motivada e investigada em centros de pesquisas tecnológicos, universidades e indústrias. Estima-se que anualmente 50 milhões de toneladas de lignina Kraft são geradas como subproduto da fabricação de papel e celulose e, deste montante, aproximadamente 2% é utilizado na obtenção de produtos industriais, sendo o restante incinerado para geração de energia. Além da disponibilidade em larga escala deste polímero natural, os grupos funcionais presentes na estrutura da lignina (hidroxilas aromática e alifática, carbonila) a tornam uma interessante alternativa de matéria-prima para o desenvolvimento de polímeros, como poliuretanos (PU), resinas fenólicas e epóxis. O desenvolvimento de espumas rígidas de PU a partir de lignina é favorecido pela abundante presença de anéis aromáticos na estrutura da lignina. No entanto, a baixa reatividade de suas hidroxilas aromáticas e sua reduzida solubilidade requerem uma modificação prévia de sua estrutura, para que seja possível obter espumas rígidas com propriedades adequadas, como condutividade térmica, distribuição e tamanho de células, além do comportamento mecânico. Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de espumas rígidas de poliuretano a partir de lignina, combinado com óleos vegetais modificados e de origem renovável como extensores de cadeia em seus polióis de origem. Nesta fase 1 da chamada PIPE, porém, somente serão avaliados métodos de modificação de lignina e de óleos vegetais para a aplicação na produção de espumas rígidas. Inicialmente será realizada a modificação da lignina para aumento de sua reatividade e solubilidade. A modificação da lignina será feita por métodos apresentados na literatura, como: despolimerização, reação com óxido de propileno e carbonato de propileno. Posteriormente, blendas de lignina modificada com óleos vegetais modificados (óleo de mamona e ácido graxo de mamona) serão obtidas para otimização das propriedades dos polióis e, consequentemente, dos PUs. A caracterização deste polióis obtidos na fase 1 será feita por cromatografia de permeação em gel (GPC), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), viscosimetria rotacional, titulação para determinação do nível de hidroxilas e análise de estabilidade das blendas (separação de fases). Caso se mostre viável através dos resultados esperados nesta primeira fase, a espuma rígida posteriormente desenvolvida (PIPE - fase 2) deverá apresentar os níveis de desempenho exigidos na aplicação de isolantes térmicos, ou seja, baixa retração durante a cura, condutividade térmica entre 0.02 e 0.05 W/(m K) e densidade entre 30 e 50 kg.m-3. Desta forma, espera-se obter espumas rígidas que atendam os requerimentos necessários para aplicação no isolamento térmico de câmaras e caminhões frigoríficos. O mercado de espumas rígidas de poliuretano é o segundo maior mercado do mundo em faturamento, relacionado a materiais a partir de PU, perdendo em volume apenas para aplicações de espumas flexíveis. O desenvolvimento deste produto implica na reutilização de um resíduo industrial de larga escala com custo competitivo, na geração indireta de empregos, desenvolvimento inovador de uma produção sustentável e estabelecimento de uma nova empresa desenvolvedora de produtos sustentáveis. (AU)