Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: PRODUÇÃO DE POLIÓIS E FIBRAS MODIFICADAS SUPERFICIALMENTE ATRAVÉS DA OXIPROPILAÇÃO DA CASCA DE SOJA
AUTORES: Rover Rosa, J. (UFU) ; S. V. Silva, I. (UFU) ; S. M. Lima, C. (UFU) ; Pasquini, D. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho estudou-se, através de reações de oxipropilação, a conversão da
casca de soja bruta (CSB) em dois subprodutos, sendo o primeiro um poliol viscoso
(CSO), e o segundo fibras modificadas superficialmente (RS). Estes produtos, CSO e
RS, foram separados por extração com solventes. A reação de oxipropilação deste
estudo consiste da reação de polimerização do óxido de propileno (15 mL)
catalisada por hidróxido de sódio (0,5 g) em presença da CSB (5 g) a 150 ºC. O
poliol obtido foi caracterizado por espectroscopia no infravermelho (FTIR), por
medidas de viscosidade e quanto ao índice de hidroxila (IOH). O RS foi
caracterizado através das análises de FTIR, por difração de raios-X e por
microscopia eletrônica de varredura (MEV).
PALAVRAS CHAVES: Resíduo Lignocelulósico; Oxipropilação; Polímero Termoplástico
INTRODUÇÃO: O setor agrícola do Brasil produz anualmente grandes somas de biomassa vegetal
em culturas como milho, cana-de-açúcar, soja, entre outros, que geralmente geram
elevadas quantidades de resíduos sem ou com baixo valor agregado, como é o caso
da casca da soja. Resíduos lignocelulósicos, os quais são ricos em biopolímeros
naturais, são de grande interesse para a química verde (Barud et al., 2011) e
para produção de materiais poliméricos, pois são uma fonte em abundância, de
baixo custo, obtidos de atividades agroindustriais que não competem com a
suplementação alimentícia (Fernando et al., 2006). Como consequência, seu uso na
produção de materiais poliméricos tem ganhado grande atenção. Várias pesquisas
relataram a oxipropilação total e/ou parcial de biopolímeros, resultando em uma
total conversão do resíduo lignocelulósico produzindo um poliol viscoso, no caso
da oxipropilação total, ou resultando em um poliol termoplástico ligado
químicamente à superfície dos resíduos sólidos, quando se trata de uma
oxipropilação parcial (Menezes et al., 2007). Dentre estes produtos, o poliol
pode ser utilizado como monômero na preparação de poliéteres, poliésteres e
poliuretana, e o resíduo modificado superficialmente na produção de compósitos.
O presente estudo teve como objetivo o estudo da oxipropilação da casca de soja
bruta (CSB) de forma a obter dois produtos, o primeiro um poliol viscoso (CSO)
composto de copolímeros formados de poli(óxido de propileno) e por moléculas
provenientes deste resíduo lignocelulósico (celulose, lignina e polioses), e o
segundo, um resíduo sólido fibroso (RS) de CSB modificado superficialmente com a
enxertia de uma camada de polímero termoplástico de poli(óxido de propileno),
bem como a caracterização do poliol (CSO) e do resíduo sólido (RS) produzidos.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a reação de oxipropilação, inicialmente 5g de CSB triturada foram
impregnados em 50 ml de etanol com 0,5g de KOH, e em seguida mantidas por 12 h
em estufa a 105 ºC para evaporação do solvente. Em seguida a amostra foi
adicionada em uma autoclave de aço inoxidável de 300 mL e foi adicionado à
amostra 15 mL de óxido de propileno (OP), e a reação foi realizada a 150 ºC. O
material obtido ao final da reação de oxipropilação foi submetido à extração em
Soxhlet com etanol por 12 h e em seguida submetido à extração com acetona por 4
h, a fim de separar o resíduo sólido (RS) que não foi totalmente convertido em
poliol durante o processo de oxipropilação parcial e o poliol (CSO) na forma
líquida viscosa obtida na mesma reação. O teor de RS foi determinado a partir da
determinação da massa deste componente obtido nesta etapa de separação. As
amostras CSB, CSO e RS foram caracterizadas através das análises FTIR usando o
espectrômetro IR-PRESTIGE 21 da Shimadzu. As amostras CSB e RS foram
caracterizadas por difração de raios-X (DRX) em um difratômetro Shimadzu LabX
XRD-6000. O índice de cristalinidade (IC) dos materiais foram determinados pela
relação entre as alturas dos picos do espectro de DRX, do pico cristalino em 2θ
= 22-23º e da região amorfa 2θ = 18-19º, de acordo com o método de Segal (Segal
et al., 1959). As imagens de MEV das amostras CSB e RS foram obtidas no
microscópio CARL ZEISS MOD EVO MA10. O índice de hidroxila (IOH) do poliol
resultante da oxipropilação foi medido de acordo com a norma ASTM D1638 (Cateto
et al., 2009) e para a viscosidade intrínseca, utilizou-se o método
viscosimétrico de capilar para se obter a viscosidade intrínseca por meio de uma
determinação da viscosidade relativa (Matos & Almeida, 2004).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A reação de oxipropilação converteu a CSB (Fig.1a) em 75,3% de CSO (Fig.1b) e
14,7% de RS (Fig.1c). Os espectros de FTIR (Fig.1d) revelaram características
relevantes do processo de oxipropilação tais como aumento da absorção na região
de estiramento do CH alifático (2800-3000 cm-1) e aparecimento de novos picos em
torno de 2970 cm-1 e 1375-1380 cm-1 atribuído ao grupo metila do poliol
incorporado ao material. Pode-se verificar ainda o aumento e mudança na região
de absorção do estiramento C-O (1000-1100 cm-1) relacionado à função éter
proveniente da reação de polimerização do OP tanto para o poliol como para o RS
obtido da oxipropilação parcial da CSB (Menezes et al., 2007 e 2009; Serrano et
al., 2010). Pelas análises de DRX pôde-se verificar a preservação parcial da
estrutura cristalina original da CSB, porém com a realização da oxipropilação,
houve uma redução do índice de cristalinidade de 47% da CSB para 33% para o RS.
A enxertia de OP na superfície da CSB foi verificada pelas imagens de MEV da CSB
(Fig. 2a) e RS (Fig. 2b). Ao comparar as imagens verifica-se a presença de uma
camada termoplástica na superfície do RS, atribuída a presença de poli(óxido de
propileno) ligado covalentemente à CSB. A viscosidade intrínseca média do
poliol, calculada pela equação de Huggings foi de 6,86 mL.g-1 e o valor do IOH
encontrado para o poliol foi de 444 mg de KOH/g. Com base nesses resultados, o
poliol obtido pela oxipropilação parcial da CS possui potencial para ser usado
como precursor para a preparação de espumas rígidas de poliuretanos, devido ao
seu valor de IOH estar situado na faixa ótima para esta aplicação que é de 300 a
800 mg de KOH/g (Cateto et al., 2009).
CONCLUSÕES: Podemos concluir que foi possível, através de uma reação simples de oxipropilação,
converter um resíduo sem valor agregado em dois novos produtos que podem ser
aplicados na preparação de materiais poliméricos. Este processo pode ser
exemplificada como um processo de química verde, que forneceu produtos com valor
agregado a partir de matéria- prima de fonte renovável.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à FAPEMIG, CAPES e CNPq pelo suporte financeiro e ao
Laboratório de Microscopia da FEQ-UFU pelas análises de MEV.
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