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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/72982
Type: | Dissertação |
Title: | Síntese de um novo agente de cura para resinas epóxi a partir da vanilina |
Title in English: | Synthesis of a new curing agent for epoxy resins from vanillin |
Authors: | Silva, Diego Leorne |
Advisor: | Oliveira, Diego Lomonaco de Vasconcelos |
Keywords: | Epóxi;DGEBA;Diamina-vanilina;Agentes de cura |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | SILVA, Diego Leorne. Síntese de um novo agente de cura para resinas epóxi a partir da vanilina. 2019. 56 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019 |
Abstract in Brazilian Portuguese: | As resinas epóxi pertencem a segunda maior classe de termofíxos mais usada do mundo, ficando atrás apenas dos poliésteres. Os polímeros epóxi encontram utilidade nas industrias aeroespacial e automotivas, além de aplicações em componentes eletrônicos, adesivos, revestimento, laminados eletrônicos, revestimentos e em aparelhos elétricos. Entretanto, para que essas resinas possam ser aplicadas na indústria supracitadas elas precisam passar por uma polimerização. Para isso se faz necessário o uso de endurecedores, também chamados de agentes de cura. Esses endurecedores possuem caráter eletrofílico ou nucleofílico e reagem por abertura de anel com os anéis epóxido presentes nas resinas, os quais possuem reatividade elevada. Diversas espécies químicas podem agir como agentes de cura, tais como: aminas, amidas, hidroxilas, ácidos carboxílicos, anidridos ácidos, fenóis e ácidos de Lewis. Dentre elas as aminas são as mais extensivamente utilizadas, e também são as que mais carecem de opções derivadas de fontes renováveis. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de uma diamina proveniente da vanilina, um composto aromático fenólico podendo ser obtido da lignina, o segundo mais abundante biopolímero do planeta. Para isso a vanilina foi nitrada com o uso de nitrato de cálcio em ácido acético glacial e obtendo a nitrovanilina com 51% de rendimento. Numa segunda etapa, a nitro-vanilina reagiu com hidroxilamina em meio ácido de modo a obter a nitro-oxima-vanilina com 53,3% de rendimento. Finalmente, os grupos nitro e oxima foram reduzidos por hidrogenação catalítica com Pd/C em meio ácido, seguido por basificação resultando na diamino-vanilina com 65% de rendimento. Os compostos sintetizados foram caracterizados por RMN 1H e 13C, FT-IR e CG/EM. Diamino-vanilina foi polimerizada com a resina epóxi DGEBA e analisada termicamente por DSC e TGA, e comparada com polímeros de DGEBA com as diaminas alifáticas e aromáticas IPDA e PPD. A diamina sintetizada apresentou estabilidade térmica mais elevada que o polímero com diamina alifática IPDA e comparável com o polímero de diamina aromática PPD. O desenvolvimento da Diamino-vanilina se mostra relevante no cenário de preocupação com o meio ambiente, visto que é derivada da biomassa, além de, no melhor de nosso entendimento, ser a primeira diamina derivada da vanilina. |
Abstract: | Epoxy resins belong to the world9s second most used thermosetting class, falling behind to polyesters only. The epoxy polymers are used in aerospace and automobile industries. It is also employed in electronic components, adhesives, coatings, electronic laminates, and electronic devices. Although, in order to make use of these resins in all those industries they need to be polymerized. The polymerization process can be achieved with hardeners or, also called, curing agent. Hardeners possess electrophilic or nucleophilic character, and react with the epoxy rings by ring-opening reactions, which are highly reactive. Many chemical species may react with hardeners, such as amines, amides, hydroxyls, carboxylic acids, anhydrides acids, phenols, and Lewis acids. Among them, amines are the most exploited and the scarcest when it comes to renewable feedstock. In this state of affairs, the objective of this work is to develop a diamine derived from vanillin, an aromatic phenolic compound that can be obtained from lignin, the second most abundant biopolymer on the planet. To that, the vanillin was nitrated with calcium nitrate and glacial acetic acid to obtain the nitro-vanillin with 51% of yield. Secondly, nitrovanillin was reacted with hydroxylamine in acid medium to obtain nitro-oxime-vanillin with 53.3% yield. Finally, the nitro and oxime groups were reduced with by catalytic hydrogenation with Pd/C in acid medium, followed by basification to obtain vanillin-diamine with 65% yield. The synthetized molecules were characterized by 1H NMR, 13C NMR, FT-IR, and GC/MS. Vanillin-diamine was polymerized with the epoxy resin DGEBA and thermally analyzed by DSC and TGA, and compared with polymers o DGEBA and aliphatic and aromatic amines IPDA and PPD. The synthetized diamine showed higher thermal stability than the aliphatic diamine IPDA polymer and comparable with the aromatic diamine PPD polymer. The development of vanillin-diamine exhibits relevant importance in the environmental concerning theater that our society finds itself, hence it is biomass derived, and to the best of our knowledge, is the first diamine obtained from vanillin. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72982 |
Appears in Collections: | DQOI - Dissertações defendidas na UFC |
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