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Title in Portuguese: Líquido da castanha de caju (LCC) e seus derivados como agentes modificadores de ligante asfáltico
Title: Cashew nut shell liquid (cnsl) and its derivative as asphalt binder modifying agents
Author: Andrade, José Roberto Moreira de
Advisor(s): Soares, Sandra de Aguiar
Keywords: Recursos renováveis
Líquido da castanha de caju
Ligante asfáltico de petróleo
Issue Date: 2019
Citation: ANDRADE, José Roberto Moreira de. Líquido da castanha de caju (LCC) e seus derivados como agentes modificadores de ligante asfáltico. 2019. 104 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Este trabalho estuda os efeitos resultantes da modificação do ligante asfáltico 50/70 por adição de diferentes tipos de derivados do líquido da casca da castanha de caju (LCC) que foram sintetizados. Os aditivos considerados na modificação do ligante foram: LCC, LCC hidrogenado, cardanol, cardanol hidrogenado, cardanol hidrogenado nitrado, cardanol hidrogenado etoxilado e cardanol hidrogenado sulfonado. O objetivo foi incorporar grupamentos diversos na estrutura do LCC, de modo a alterar as características surfactantes do mesmo e analisar o efeito desses aditivos nas propriedades físico-químicas, empíricas e reológicas do ligante. A avaliação dos aditivos sintetizados foi realizada através das técnicas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier - FTIR, análise termogravimétrica e ressonância magnética nuclear (RMN). A análise de FTIR do LCC e de seus derivados apresentaram as bandas características dos produtos e foi possível confirmar a síntese dos aditivos. Por meio da análise térmica, verificou-se que todos os derivados sintetizados a partir do LCC apresentam estabilidade térmica até 227 ºC. Todos os ligantes (puro e modificados) apresentaram comportamento típico de fluidos Newtoniano. O ligante modificado pelo cardanol hidrogenado nitrado apresentou os maiores valores de viscosidades, indicativo de aumento de consistência do ligante. Os parâmetros reológicos: módulo complexo G* e ângulo de fase δ obtidos em reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR) relacionados à rigidez e elasticidade, respectivamente, mostram que o melhor desempenho em relação à resistência às deformações permanentes decorrentes de tráfegos pesados nas rodovias foi do ligante modificado com o cardanol hidrogenado nitrado (capcardhidNit). O grau de desempenho (PG) avaliado pela especificação SUPERPAVE classificou as amostras quanto à temperatura máxima de serviço sem sofrer deformação permanente. Uma especificação mais recente, proposta para avaliar a deformação permanente pelo ensaio de fluência e recuperação sob tensão múltipla (MSCR) foi utilizada e verificou-se que a amostra capcardhidNit apresentou menores valores de compliância não recuperável (Jnr) e, portanto, sugere que essa mistura tem um melhor desempenho em relação a evitar deformações permanentes. Além disso, o ensaio MSCR classificou essa amostra quanto à sua possibilidade de utilização em vias de tráfego pesado (70-H-XX). O ensaio de Varredura de Amplitude Linear (LAS) mostrou que o ligante modificado com LCC apresentou o melhor perfil no que se refere à resistência às trincas por fadiga.
Abstract: This work studies the effects of the modification of the 50/70 asphaltic binder by adding different types of liquid derivatives of the cashew nuts (LCC) that were synthesized. The additives considered in the binder modification were: LCC, hydrogenated LCC, cardanol, hydrogenated cardanol, nitrated hydrogenated cardanol, ethoxylated hydrogenated cardanol and sulfonated hydrogenated cardanol. The objective was to incorporate several groups in the structure of the LCC, in order to alter the surfactant characteristics of the same and to analyze the effect of these additives on the physical-chemical, empirical and rheological properties of the binder. The evaluation of the synthesized additives was performed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis and nuclear magnetic resonance (NMR) techniques. The FTIR analysis of the LCC and its derivatives showed the characteristic bands of the products and it was possible to confirm the synthesis of the additives. Through the thermal analysis it was verified that all the derivatives synthesized from the LCC present thermal stability up to 227 ºC. All binders (pure and modified) presented typical behavior of Newtonian fluids. The binder modified by the nitrated hydrogenated cardanol had the highest values of viscosities, indicative of increased consistency of the binder. The rheological parameters: complex modulus G * and phase angle δ obtained in dynamic shear rheometer (DSR) related to stiffness and elasticity, respectively, show that the best performance in relation to resistance to permanent deformations due to heavy traffic on the highways was the modified binder with nitrated hydrogenated cardanol (capcardhidNit). The degree of performance (PG) evaluated by the SUPERPAVE specification classified the samples as the maximum service temperature without permanent deformation. A more recent specification proposed to evaluate the permanent deformation by the creep test and multiple strain recovery (MSCR) was used and it was found that the sample capcardhidNit had lower values of non-recoverable compliant (Jnr) and, therefore, suggests that this has a better performance in relation to avoiding permanent deformations. In addition, the MSCR test classified this sample for its possibility of use in heavy traffic routes (70-H-XX). The Linear Amplitude Scan (LAS) test showed that the LCC modified binder presented the best profile with regard to fatigue crack resistance.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/39622
metadata.dc.type: Tese
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DQOI - Teses defendidas na UFC

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