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Título: Pericarpo de cupuaçu (Theobroma grandiflorum) como aditivo retardante da cura de poliéster
Autor(es): Mendonça, Rannier Marques
Palavras-chave: Poliéster;Cinética de cura;Cupuaçu;Cafeína
Data do documento: 26-Set-2018
Referência: MENDONÇA, Rannier Marques. Pericarpo de cupuaçu (Theobroma grandiflorum) como aditivo retardante da cura de poliéster. 2018. 123f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The growing awareness of environmental issues and the consequent increasingly rigid international legislation in this area have attracted the interest of researchers to the development of materials containing components derived from renewable sources. Among vegetable resources with potential application in the industrial area, cupuaçu (Theobroma grandiflorum), a fruit native to the Amazon region, offers pulp and seeds used in the production of food products. In this process, the shell is usually discarded in landfills. This material has in its composition organic compounds that can affect the curing kinetics of polymer resins, with potential to be used as a cure accelerator or retardant. The objective of this research was to study the effect of the chemical compounds present in the cupuaçu fruit shell on the curing kinetics of polyester resins. Laser granulometry, Scanning Electron Microscopy (SEM), thermogravimetry, Differential Scanning Calorimetry (DSC), tensile tests, Dynamic-Mechanical Analysis (DMA), reaction kinetics and phytochemistry analyses were performed. Polymers were produced with the addition of 0.5, 1.0, 2.0 wt.% of vegetable material. According to the results obtained from the kinetic studies by the temperature sweep method, the temperature of the beginning of the cure reaction was shifted to higher values as the percentage of vegetal material was increased, indicating a delay of the reaction process. The vegetable-based additive also affected the degree of conversion throughout the curing process of the unsaturated polyester resin. The activation energies of the reactions were increased with the increase in content of the vegetable material. Using the isothermal method, it was observed that the partition phases of the raw extracts of the shell also affected the curing process of the polymer resin, suggesting more than one reagent substance in the vegetable material. The addition of the vegetable material did not affect significantly the thermal properties - glass transition temperature and degradation temperature - of the cured polyester resin. Likewise, the modulus of elasticity of the cured polymer was not affected, while tensile strength was reduced by 20% to 25%. Chromatographic fractionation of phases of the vegetable material allowed the isolation of caffeine from the ethyl acetate phase, which was identified by mass spectrometry and comparison by High performance liquid chromatography (HPLC) with the standard substance. Its structural characteristic explains its interference in the healing process of the pericarp, delaying the process. In summary, the results of this research demonstrate that cupuaçu pericarp can be used as a curing retardant of the unsaturated polyester resin without any significant effect in its mechanical and thermal properties.
Resumo: A crescente conscientização da sociedade para com as questões ambientais e a consequente legislação internacional cada vez mais rígida nesta área têm despertado o interesse de pesquisadores para o desenvolvimento de materiais que contenham em sua composição componentes derivados de fontes renováveis. Dentre os recursos vegetais com potencial de aplicação na área industrial está o cupuaçu (Theobroma grandiflorum) - uma fruta nativa da região amazônica, que possui polpa e sementes utilizadas na obtenção de produtos alimentícios. Neste processo, a casca (pericarpo) do fruto é normalmente descartada em aterros. Esse material possui em sua composição substâncias orgânicas que podem afetar a cinética de conversão de resinas poliméricas, com potencial para ser utilizado com acelerador ou retardante de cura. O objetivo desta pesquisa foi determinar o efeito das substâncias químicas presentes na casca do cupuaçu para a cinética de cura de resinas poliéster. Foram realizadas análises de granulometria à laser, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), termogravimetria, fitoquímica, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Ensaio mecânico em tração, Ensaio DinâmicoMecânico em flexão e cinética de reação. O material vegetal foi adicionado ao polímero em proporções de 0,5%, 1% e 2% em massa. De acordo com os resultados obtidos dos estudos cinéticos pelo método com varredura de temperatura, a temperatura de início do processo de cura apresentou tendência de elevação com o aumento do percentual de material vegetal introduzido, indicando retardo do início do processo de reação quando comparado com a resina poliéster pura. A introdução do material vegetal também afetou o grau de conversão ao longo do processo de cura da resina poliéster insaturada. As energias de ativação das reações em função do grau de conversão indicaram elevação com o aumento do percentual de material vegetal. Pelo método isotérmico observou-se que as fases das partições dos extratos brutos do pericarpo do fruto também afetaram o processo de cura da resina polimérica, sugerindo que existe mais de uma substância reagente presente no material vegetal. A introdução do material vegetal na resina poliéster não afetou significativamente as propriedades térmicas - temperatura de transição vítrea e temperatura de degradação – da resina poliéster curada. O módulo de elasticidade do polímero curado também não foi afetado, enquanto que a resistência mecânica foi reduzida em 20% a 25%. O fracionamento cromatográfico de fases do material vegetal permitiu o isolamento da cafeína da fase acetato de etila, a qual foi identificada por espectrometria de massas e comparação por HPLC (High performance liquid chromatography) com a substância padrão. A sua característica estrutural explica a sua interferência no processo de cura do pericarpo, retardando o processo. Em resumo, os resultados desta pesquisa demonstraram o potencial do pericarpo do cupuaçu para ser utilizado como retardante de cura da resina poliéster insaturada sem efeito significativo nas suas propriedades mecânicas e térmicas.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26203
Aparece nas coleções:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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