Fixação química de CO2 em carbonatos cíclicos : síntese de policarbonatos

Abstract

A tese apresentará estudos referentes à fixação química do dióxido de carbono (CO2) através de reações catalíticas empregando catalisadores e/ou seu uso associado a líquidos iônicos como cocatalisadores. Os trabalhos consistiram em utilizar o CO2 e epóxidos de propileno e de ciclohexeno para a síntese de policarbonatos e carbonatos cíclicos. É demonstrada a aplicação de um catalisador a base de zinco na síntese do policarbonato de propileno (PPC) com elevada massa molecular. Foram avaliadas as condições experimentais de síntese do catalisador e as condições empregadas na reação de copolimerização, bem como as propriedades do PPC obtido. Através deste método foi obtido PPC com elevada massa molecular (Mn=453 kDa), polidispersão de 1,6 e com teores de unidades carbonato superiores a 95%. Posteriormente, através do uso de catalisador [Cr(Salen)Cl] e seu uso associado a líquidos iônicos em quantidades catalíticas, foram realizados experimentos nos quais foi obtido o policarbonato de ciclohexeno (PCHC). Diferentes parâmetros reacionais foram avaliados como a natureza do líquido iônico e a pressão de CO2. De modo geral, o uso do líquido iônico BMI.Cl em relações molares catalisador/cocatalisador de 1:10 propiciaram um PCHC com até 98% de unidades carbonato e polidispersão estreita. Também, através de [Cr(Salen)Cl] e líquidos iônicos, sob baixas pressões de CO2 (3 e 5 bar), foi estudado e obtido o carbonato de propileno (PC). A otimização da reação foi realizada através do planejamento fatorial.

The thesis will present studies regarding the chemical fixation of the carbon dioxide (CO2) through the catalytic reactions using catalysts and/or its use associated with ionic liquids. The works consisted in using CO2 and propylene and cyclohexene oxides to the synthesis of polycarbonate and cyclic carbonates. It is demonstrated the applicability of a catalyst based on zinc in the polypropylene carbonate (PPC) synthesis with high molecular mass. The experimental conditions from the catalyst synthesis, the conditions used on the reaction of copolymerization and the properties from the PPC obtained were evaluated. Through this method it was obtained PPC with high molecular mass (Mn=453 kDa) polydispersity of 1,6 and with contents of carbonate units superior of 95%. Later, through the use of catalyst [Cr(Salen)Cl] and its use associated to ionic liquids and catalytic quantities, were performed experiments in which it was obtained the polycyclohexene carbonate (PCHC). Different reaction parameters were evaluated like the ionic liquid nature and the pressure of CO2. Altogether, the use of the ionic liquid BMI.Cl with the catalyst/cocatalyst molar ratio of 1:10 provided a PCHC with up to 98% of carbonate units and polydispersity narrow. Also, through the [Cr(Salen)Cl] and ionic liquids, under low pressure of CO2 (3 and 5 bar), it was studied and obtained the propylene carbonate (PC). The optimization of the reaction was performed through the factorial design.