Polímeros derivados do biodiesel do óleo de linhaça : obtenção e propriedades físico-químicas

Abstract

Ésteres metílicos (biodiesel) de ácidos graxos com cadeias de 18 carbonos foram obtidos a partir do óleo de linhaça, utilizando a metodologia Transesterification Double Step Process – TDSP, para serem utilizados como matéria-prima para produção de polímeros. Os ésteres metílicos foram primeiramente epoxidados com ácido perfórmico gerado in situ. Na seqüência, os mesmos foram polimerizados através da reação com os anidridos cíclicos ftálico (FTA), cis-1, 2,3,6-tetrahidroftálico (THFTA) e cis-1,2-ciclohexanodicarboxílico (CH), na presença dos iniciadores tietilamina (TEA) ou 2-metilimidazol (2-MI) e posteriormente com o reagente 2-MI sendo utilizado como agente co-reativo. A técnica de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foi utilizada com sucesso no estudo do processo de polimerização dos diferentes sistemas estudados, permitindo a determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. De acordo com os métodos cinéticos de Barrett, Kissinger, Osawa e Samios foram definidas as condições ideais de síntese dos polímeros em condições isotérmicas. Para as polimerizações a partir do sistema EME/Anidrido/Iniciador, foi avaliada a influência de diferentes frações molares dos reagentes e a estrutura do anidrido no processo de polimerização. Observou-se que a entalpia máxima de polimerização foi fornecida pelo sistema EME/THFTA/2-MI quando a fração molar de ésteres metílicos epoxidados utilizada foi igual a 0,33 e por este motivo esta fração molar foi definida como sendo a composição mais próxima da estequiométrica. Para as polimerizações a partir do sistema EME/2-MI, a fração molar de 0,50 foi definida como sendo a mais próxima da estequiométrica. A estrutura química dos materiais produzidos em cada etapa de reação foi elucidada pela técnica de ressonância magnética nuclear. As observações feitas a partir dos espectros de RMN de H1 e C13 indicam a formação de oligoésteres e poliésteres para as reações envolvendo os ésteres metílicos epoxidados. O comportamento térmico e elétrico dos materiais poliméricos produzidos foi investigado através das técnicas de DSC, TGA e EIE.

Methyl esters (biodiesel) of fatty acids with chains of 18 carbons were obtained from linseed oil, using the Transesterification Double Step Process – TDSP methodology, and were used as starting material for polymer production. The methyl esters were firstly epoxidized with in situ generated performic acid and the epoxy products were polymerized with phthalic (PA), cis-1,2,3,6-tetrahydrophthalic (THPA) and cis-1,2-cyclohexanedicarboxylic (CH) anhydrides in the presence of triethylamine (TEA) or 2-methylimidazole (2-MI) as initiator and later with the reagent 2-MI being used as agent co-reagent. Differential scanning calorimetry (DSC) was successfully applied to study the polymerization process of the different studied systems permitting the determination of the kinetic and thermodynamic parameters. In accordance with the kinetic methods of Barrett, Kissinger, Ozawa and Samios were defined the ideal conditions of synthesis of polymers in isothermal conditions. For the polymerizations from the system EME/Anhydride/Initiator it was evaluated the influence of different molar fractions of the reagents and the structure of anhydride in the polymerization process. It was observed that the maximum enthalpy of polymerization was supplied by the system EME/THFTA/2-MI when the epoxidized methyl esters fraction molar used was equal the 0,33 suggesting that this molar fraction is near to the stoichiometric one. For the polymerizations from the system EME/2-MI, the molar fraction of 0,50 was defined as being near to the stoichiometry. The chemical structure of the epoxide intermediates and the polymers were analyzed by using nuclear magnetic resonance and indicate the formation of oligoesters and polyesters for reactions involving the epoxidized methyl esters. The thermal and electric behavior of the polymeric materials were investigated by DSC, TGA and EIE techniques.