Sintese, caracterização e biodegradação de um poliester-uretano

Orientador: Lucia Helena Innocentini MeiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Anualmente, são produzidas cerca de 110 milhões de toneladas de plásticos no mundo, e pelo menos a metade desta quantidade é rapidamente descartada sem qualquer cuidado, permanecendo em aterros e na natureza por décadas, gerando um custo ambiental muito alto. Na tentativa de minimizar este problema, muitos cientistas passaram a investir em pesquisas na tentativa de descobrir materiais que substituam estes plásticos e que ao mesmo tempo sejam ambientalmente amigáveis, ou seja, quando em contato com o solo e em ambientes propícios, estes novos materiais se degradem rapidamente. Muitas linhas de pesquisas trabalham com polímeros de origem natural, outras com síntese microbiológica, porém, uma das linhas de pesquisas mais forte neste sentido é a síntese e modificação de poliésteres alifáticos, que sabidamente possuem boas propriedades de biodegradação. Assim, o objetivo deste trabalho foi sintetizar, caracterizar e modificar um poliéster alifático com boas propriedades de biodegradação. Partiu-se de monômeros conhecidos, como o ácido adípico e o monoetileno glicol, e ainda usou-se outros materiais para tentar melhorar as propriedades dos polímeros sintetizados, como o glicerol e o diisocianato de hexametileno, este último usado para se obter poliésteres-uretanos de massa molar maior, menor cristalinidade e de mais fácil biodegradação. Todas as amostras obtidas foram caracterizadas via medições de suas massas molares por Cromatografia por Permeação em Gel e Viscosidade Intrínseca, e ainda mediuse a efetividade das reações através da Espectroscopia por Infravermelho. Também determinou-se as temperaturas de cristalização e de fusão através da Calorimetria Diferencial Exploratória e a perda de massa através de Análise Termogravimétrica. Ainda, acompanhou-se o processo de biodegradação através de fotos e microscopia ótica. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que a síntese de poliésteres alifáticos requer muitos cuidados para que se obtenha materiais com boas propriedades de aplicação, e que as modificações via isocianato, obtendo-se poliésteres-uretanos, é um caminho bastante interessante para a melhoria destas propriedades, e ainda, pode-se concluir que a síntese destes materiais é bastante promissora para se obter materiaisAbstract: Annually, about 110 millions of tons of plastics are produced around the world, and at least haIf of this amount is wasted speciaIly in landfills, remaining there for decades, causing high1y environmental costs. In order to solve this problem, many scientists are performing researches trying to create new materiaIs with adequate properties to replace these plastics and at the same time, materiaIs that are environmentally mends, and can be degraded when in contact with soil and under adequate conditions. Many researchers are working with natural polymers, others with polymers synthesized through microbiologicaI conditions, and others are working with the synthesis and modification of aIiphatic polyesters, which are known since decades that they are good biodegradable materiaIs. The objective of this work is the synthesis, characterization and modification of aIiphatic polyesters with good biodegradable properties. It was used known monomers for the synthesis, like adipic acid and ethylene glycol, and others materiaIs to improve properties, like glycerol and hexamethylene diisocyanate, this last one was used to obtain a polyester-urethane, with high molecular weight and lower degree of crystallization, improving its ability to degrade. All samples synthesized were characterized by Gel Permeation Chromatography and Intrinsic Viscosity to measure their molecular weight, and the effectiveness of the reactions were followed by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy. Melting and Glass Transition temperatures and Crystallization behavior were measured through Differential Scanning Calorimetry. Using Thermogravimetry measurements, the loss of mass of all samples with temperature was measured. The biodegradation process was followed by periodical photos and with Optical Microscopy. The final results showed that the synthesis of aliphatic polyesters need to be carefully carried out to achieve materials with good properties, and the extension of these aliphatic polyesters with isocyanates is a viable way to increase properties of these materials, but it is possible to conc1ude that the synthesis of such materials is a very promising field to have biodegradable materialsMestradoCiencia e Tecnologia de MateriaisMestre em Engenharia Químic