Síntese de polióis de fonte renovável para a produção de espumas flexíveis de poliuretana

Abstract

Neste trabalho visando produzir um poliol de fonte renovável para usá-lo como matéria-prima para a produção de espumas flexíveis de poliuretana, foram realizadas reações de transesterificação e abertura de anel oxirano a partir do óleo de soja epoxidado comercial. Para as reações de transesterificação foram empregadas metodologias diferentes, sendo que em uma delas também ocorreu a abertura do epóxido. O primeiro método utilizou hidróxido de sódio como catalisador a temperatura ambiente e acetona como co-solvente da reação; o segundo método utilizou hidróxido de potássio como catalisador a uma temperatura de 150 °C e o terceiro método usou ácido sulfúrico concentrado como catalisador a uma temperatura de 100 °C. Neste último além da transesterificação houve a abertura de anel oxirano. Para a abertura dos epóxidos também foi testada uma reação utilizando HBF4 como catalisador, como se obteve sucesso nessa reação, foram realizadas reações em sequência do método de transesterificação com KOH seguida de abertura de anel com HBF4 para obtenção do poliol desejado com o álcool de interesse (1,4-butanodiol). Todos os polióis foram caracterizados para determinar suas propriedades físicas e químicas, como por exemplo estrutura da cadeia através de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio, massa molecular por Cromatografia de Exclusão de Tamanho, índice de hidroxilas e índice de acidez, reologia para determinação do índice de viscosidade e viscosidade dinâmica, termogravimetria (TGA) e DSC para as análises térmicas dos polímeros. O poliol da reação com H2SO4 foi utilizado na síntese de uma espuma poliuretana flexível através de uma formulação industrial.

This work aims to produce a polyol from renewable source for the production of flexible polyurethane foams. Transesterification and oxirane ring opening reactions were carried out from commercial epoxidized soybean oil. For the transesterification reactions, different methodologies were used. The first method used sodium hydroxide as catalyst at room temperature and acetone as co-solvent; the second method used potassium hydroxide as catalyst at temperature of 150 °C and the third method used concentrated sulfuric acid as catalyst at temperature of 100 °C. In the latter, in addition to transesterification, oxirane ring was opened. For opening of the epoxides, a reaction using HBF4 as catalyst was also tested. Since this reaction was successful, reactions were carried out in sequence of the transesterification method with KOH followed by ring opening with HBF4 to obtain the desired polyol with the alcohol of interest (1,4-butanediol). All polyols were characterized to determine their physical and chemical properties, such as chain structure through Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance, molecular weight by Size Exclusion Chromatography, hydroxyl index and acid index, rheology for determination of viscosity index and dynamic viscosity, thermogravimetry and differential calorimetry for thermal analysis of polymers. The polyol from reaction with H2SO4 was used in the synthesis of a flexible polyurethane foam through an industrial formulation.