Desenvolvimento De Látexes Híbridos De Estireno/Acrilato De N-Butila/Lignina Via Polimerização Em Emulsão E Miniemulsão

Desenvolvimento De Látexes Híbridos De Estireno/Acrilato De N-Butila/Lignina Via Polimerização Em Emulsão E Miniemulsão

Author Messmer, Nigel Roderick Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Oliveira, Mauricio Pinheiro De Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Engenharia E Ciência De Materiais
Abstract The use of Kraft Lignin (KL) to produce hybrid latexes has received much attention in recent years because it is derived from renewable resources, is available in large quantities from the pulp and paper industry and also contributes to reducing the final cost of the product. This study’s objective is to develop organic/organic hybrid latex by emulsion and miniemulsion polymerization techniques to synthesize copolymers of styrene (St), n-butyl acrylate (ABu), and methacrylic acid (AMA) with different concentrations of KL. The study intends to understand the effect of the KL on the properties not only of the latexes, but also on the copolymers themselves. The emulsion polymerizations were conducted varying 2 parameters: different concentrations of KL (0; 0,5; 1,0; and 2,0%), and different intervals of time between shots. The resulting latexes were characterized in relation to global conversion, average particle size and particle size distribution, zeta potential, residual monomer concentration and coagulum concentration, latex stability and particle morphology. The polymers were evaluated through thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy FTIR), nuclear magnetic resonance (1H-NMR), gel permeation chromatography (GPC) and waterabsorption as well relative hardness. Latexes with different concentrations of KL were produced via emulsion and miniemulsion polymerization. Independent of the polymerization technique, increases in KL concentration cause reduction of: overall conversion, reaction velocity, particle diameter and surface tension. Further, we observed that increasing the reaction time had a small effect on the final overall conversion though insufficient to achieve conversion levels exhibited in reactions without the presence of KL. Among the concentrations tested, the greatest concentration of KL, 2%, exhibited the greatest effect on the properties of the latexes and the copolymers (morphology, water-resistance, and molar mass). The presence of KL also altered the color of the latexes and of the copolymers limiting its use in certain industrial applications.

A incorporação da lignina Kraft (LK) para produção de látexes híbridos tem recebido grande atenção nos últimos anos por ser um produto oriundo de fontes renováveis, disponível em grandes quantidades na indústria de papel e celulose, além de contribuir para a redução do custo final dos produtos. Este trabalho tem como objetivo desenvolver látexes híbridos do tipo orgânico/orgânico via copolimerização em emulsão e em miniemulsão do estireno (St) com o acrilato de n-butila (ABu) e ácido metacrílico (AMA), com diferentes concentrações da lignina Kraft. Este estudo visa entender o efeito da concentração da LK nas propriedades dos látexes e dos copolímeros. As copolimerizações em emulsão e em miniemulsão foram conduzidas em processo shot de adição do iniciador, com diferentes percentuais da LK (0,5, 1,0 e 2,0%) e diferentes tempos de dosagem do iniciador. Os látexes foram caracterizados em relação à conversão global, diâmetro médio de partícula, distribuição do tamanho das partículas, potencial zeta, concentração de monômero residual, concentração de coágulos, estabilidade e morfologia das partículas. Os polímeros foram avaliados por análises termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN-1H), cromatografia de permeação em gel (GPC) e absorção de água. Látexes com diferentes concentrações da LK foram obtidos via polimerização em emulsão e em miniemulsão. Independente da técnica de polimerização empregada, o aumento da concentração da LK resultou no decréscimo da conversão global, velocidade de polimerização, diâmetro de partícula e da tensão superficial. Foi observado ainda, que o aumento do tempo de polimerização apresentou um pequeno efeito na conversão global final, porém não suficiente para obter conversões similares aos látexes sem LK. Dentre as concentrações de LK estudadas, a concentração de 2% da LK apresentou o maior efeito nas propriedades dos látexes e dos copolímeros (morfologia, resistência a água e distribuição de massa molar). A introdução da LK resultou na alteração da coloração dos látexes e dos copolímeros, limitando o uso dos látexes em certas aplicações industriais. Este trabalho foi desenvolvido com apoio da FAPESP, Processo no 2014/237661.
Keywords Kraft Lignin
Emulsion Polymerization
Miniemulsion Polymerization
Polymer Synthesis
Hybrid Latex
Lignina Kraft
Polimerização Em Emulsão
Polimerização Em Miniemulsão
Síntese De Polímeros
Látex Híbrido
Language Portuguese
Date 2017-03-03
Research area Materiais E Processos Para Aplicações Industriais
Knowledge area Ciência, Engenharia E Tecnologia De Materiais
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 1p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=4997663
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/49952

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