Síntese de derivados oleicos e ricinoleicos e sua aplicação como plastificante para pvc e biolubrificantes

Abstract

O presente estudo apresenta a síntese de compostos derivados de óleos vegetais e suas aplicações como plastificante e lubrificante, visando a substituição de materiais de origem fóssil (petrolífera), os quais vem se mostrando cada vez mais nocivos ao meio ambiente. Sendo assim, a primeira etapa do trabalho consistiu na síntese de derivados oleicos epoxidados (EPO, CHD-EPO), a partir do trioleato de trimetilopropano (TMP- to) e do dioleato de ciclohexanodimetanol (CHD-AO), e na avaliação da sua viabilidade como bioplastificante para o poli(cloreto de vinila) - PVC. Após a caracterização estrutural e térmica, os compostos epoxidados foram testados como plastificantes, através da preparação de corpos de prova com formulações contendo 50 partes por cem de resina (PCR). No caso do EPO também foram avaliadas misturas com o plastificante comercial de origem petroquímica ciclohexanoato de dioctila (DOCH), em proporções que variaram de 10 até 40 PCR, totalizando 50PCR de plastificante total. Através de análises de DSC, DMA, dureza Shore A, resistência à tração, TGA e migração em solvente, foi possível constatar que a plastificação do PVC foi mais eficiente para a mistura contendo quantidades iguais de ambos plastificantes (25EPO/25DOCH). Para o CHD-EPO, uma substituição total foi possível, gerando um PVC plastificado com menor temperatura de transição vítrea (Tg) e dureza, maior alongamento na ruptura e estabilidade térmica superior ao PVC plastificado com 50PCR de DOCH. A segunda etapa deste trabalho consiste na modificação do óleo de mamona através de reações de transesterificação (EHRO), epoxidação (TEPO), abertura do epóxido com aminas aromáticas (ANIL, ANIS) e/ou acilação seguida da epoxidação (HEX), denominados derivados ricinoleicos. Estes derivados foram testados como plastificantes primários e secundários do PVC, e o éster HEX apresentou as melhores propriedades nas duas condições, sobretudo como plastificante secundário. As propriedades do filme com 50PCR de DOCH adicionado de 15PCR de HEX apresentou propriedades excelentes de elasticidade sem perder as propriedades de plastificação. Os derivados ricinoleicos também foram submetidos a análises físico-químicas e tribológica para avaliar sua aplicabilidade como biolubrificantes. O derivado ANIS foi o óleo que exibiu propriedades físico-químicas e tribológica mais promissoras para a aplicação como biolubrificantes.

The present study shows the synthesis of compounds derived from vegetable oils and their applications as plasticizers and lubricants, aiming at the substitution of petrochemical compounds, which have been proving more and more environmentally unfriendly. Thus, the first stage of the work consists of the synthesis of epoxidized oleic derivatives (EPO, CHD-EPO), from trimethylolpropane trioleate (TMP-to) and cyclohexanedimethanol dioleate (CHD-AO), and the evaluation of its viability as bio plasticizer for PVC. After the structural and thermal characterization, the epoxidized compounds were tested as plasticizers, through the manufacture of specimens with formulations containing 50 parts per hundred of resin (PCR). In the case of EPO, mixtures with the commercial plasticizer from petrochemical origin (dioctyl cyclohexanoate - DOCH) were also investigated, in proportions from 10 to 40 PCR, totaling 50PCR of total plasticizer. Through DSC, DMA, Shore A hardness, tensile strength, TGA, and solvent migration analyzes, it was possible to verify that PVC plasticization occurred more efficiently for the 25EPO/25DOCH mixture. For CHD- EPO, a total replacement was possible, and the plasticized PVC presents a lower glass transition temperature (Tg) and hardness, an increase in elongation and thermal stability. The second stage of this work consists of modifying castor oil through transesterification reactions (EHRO), epoxidation (TEPO), ring opening of the epoxide with aromatic amines (ANIL, ANIS), and/or acylation followed by epoxidation (HEX), called ricinoleic derivatives. These derivatives were tested as primary and secondary PVC plasticizers, and the HEX ester showed the best properties in both conditions, especially as a secondary plasticizer. The properties of the film with 50PCR DOCH plus 15PCR HEX showed excellent elasticity properties without losing the plasticization properties. Ricinoleic derivatives were also subjected to physical-chemical and tribological analyzes to assess their applicability as vegetable lubricants. The derivative ANIL exhibited the most promising physicochemical and tribological properties for application as bio-lubricants.