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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/64748| Type: | Tese |
| Title: | Development of bio-based benzoxazines derived from agroindustrial residues for the production of high-performance polymers |
| Authors: | Kotzebue, Lloyd Ryan Viana |
| Advisor: | Oliveira, Diego Lomonaco Vasconcelos de |
| Keywords: | Catecol;LCC;Polibenzoxazinas;Poli(etilenoglicol) |
| Issue Date: | 2020 |
| Citation: | KOTZEBUE, Lloyd Ryan Viana. Development of bio-based benzoxazines derived from agroindustrial residues for the production of high-performance polymers. 2020. 166 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | As resinas termofixas são altamente desejadas em aplicações de compósitos poliméricos, especialmente para materiais poliméricos de alto desempenho que possuem propriedades mecânicas e térmicas elevadas. Entre as resinas que atendem a esses critérios, a resina de benzoxazina está conquistando seu espaço na arena de termofixos de alto desempenho devido às impressionantes propriedades térmicas e mecânicas de seu polímero, a polibenzoxazina. Como as resinas de benzoxazina de alto desempenho e comercialmente disponíveis são baseadas no tóxico bisfenol A (BPA), muitos tipos de pesquisas foram realizados para procurar materiais de partida alternativos para resinas de benzoxazina renováveis de alto desempenho. Buscando alinhar a química de benzoxazina com sustentabilidade, este trabalho se concentra no desenvolvimento de resinas de benzoxazina bio-baseadas de uma forma ambientalmente correta, seguindo, tanto quanto possível, os princípios da Química Verde. Após a produção dessas resinas, estas foram utilizadas para o desenvolvimento de polímeros renováveis de alto desempenho. Os capítulos 1 e 2 fornecem a introdução e a compreensão fundamental da química das benzoxazinas, das resinas termofixas e da necessidade de desenvolver estes dois tópicos de maneira sustentável. No Capítulo 3 é discutido o desenvolvimento de benzoxazina de bio-baseada utilizando derivados de lignocelulose (catecol e furfurilamina), como materiais de partida utilizando um método de síntese ambientalmente correto com o uso de irradiação de microondas como fonte de calor e poli(etilenoglicol) como solvente. Para validar este método de síntese para outros monômeros de benzoxazina, foi obtida também uma benzoxazina parcialmente bio-baseada utilizando BPA e furfurilamina. Estes monômeros foram copolimerizados em polibenzoxazinas, demonstrando elevadas propriedades térmicas e mecânicas, temperaturas de transição vítrea entre 290 e 350 oC. No Capítulo 4 é discutida a utilização de recursos renováveis amplamente disponíveis para o desenvolvimento de resinas de benzoxazina bio-baseadas de alto desempenho e livres de BPA, utilizando o Líquido da Casca da Castanha de Caju (LCC) como materiais de partida. A resina obtida foi copolimerizada com a benzoxazina sintetizada anteriormente, a base de lignocelulose, em diferentes proporções e forneceram polibenzoxazinas com maiores temperaturas de transição vítrea e retardamentos de chama do que as resinas de benzoxazina à base de BPA. |
| Abstract: | Thermosetting resins are highly desired in polymeric composite applications, especially high-performance polymeric materials with high mechanical and thermal properties. Among the resins that fit these criteria, benzoxazine resin is conquering its space in the high-performance thermosetting resin arena due to the impressive thermal and mechanical properties of its polymer, polybenzoxazine, which can be higher than of the conventional thermosetting resins. As the high-performance and commercially available benzoxazine resins are based on the toxic bisphenol A (BPA), research has been performed on alternative starting materials for renewable high-performance benzoxazine resins. Looking forward to aligning benzoxazine chemistry with sustainability, this work focuses on developing bio-based benzoxazine resins in an eco-friendly manner, following as much as possible the principles of Green Chemistry. After the production of these resins, they were used to develop renewable high-performance thermosets. Chapter 1 and 2 provide the introduction and fundamental understanding of benzoxazine chemistry, thermosets, and the necessity to develop these two topics sustainably. Chapter 3 discusses the development of bio-based benzoxazine using lignocellulose derivates (catechol and furfurylamine) as starting materials by using an eco-friendly synthesis method, which compromises the use of microwave irradiation heating source and poly(ethylene glycol) as solvent. To validate this synthesis method for other benzoxazine monomers, a semi-bio-based benzoxazine was obtained using BPA and furfurylamine as starting materials. These two monomers were further copolymerized in different ratios into polybenzoxazines, demonstrating high thermal and mechanical properties, glass transition temperatures ranging from 290 to 350 oC, and good flame retardancies. Chapter 4 discusses the use of widely available renewable resources to develop high-performance and BPA free bio-based benzoxazine resins by using Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) as starting material. The obtained resin was copolymerized with the previously lignocellulose-based benzoxazine in different ratios, demonstrating polybenzoxazines with higher glass transition temperatures and flame retardancies than the BPA-based benzoxazine resins. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64748 |
| Appears in Collections: | DQOI - Teses defendidas na UFC |
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