Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Como uma macromolécula natural não tóxica, de fonte renovável e com baixo custo de obtenção, pesquisadores têm avaliado o uso de lignina como carga em materiais poliméricos. Entretanto, o uso de lignina em matriz polimérica tem se mostrado muito restrito, dado que as ligninas extraídas pelos...

Resumo: Como uma macromolécula natural não tóxica, de fonte renovável e com baixo custo de obtenção, pesquisadores têm avaliado o uso de lignina como carga em materiais poliméricos. Entretanto, o uso de lignina em matriz polimérica tem se mostrado muito restrito, dado que as ligninas extraídas pelos processos convencionais de polpação normalmente são hidrofílicas e os polímeros normalmente são hidrofóbicos. A grande maioria dos trabalhos em literatura modifica a superfície da lignina para viabilizar sua dispersão, porém, este procedimento é dispendioso em termos de tempo e custo. Entre as técnicas empregadas para incorporação de carga em matriz polimérica, a polimerização in situ promove a melhor dispersão da carga na matriz. Neste projeto de pesquisa, compósitos de PMMA/lignina foram preparados via miniemulsão in situ sem realizar a modificação superficial da lignina. Dois tipos de lignina foram avaliados: lignina Kraft e lignosulfonato, as quais foram detalhadamente caracterizadas, para entender seu efeito durante as reações de polimerização. A lignina foi introduzida ao reator seguindo duas metodologias: antes e após o início da polimerização. O perfil de conversão foi determinado para cada síntese a partir da análise gravimétrica. As sínteses realizadas com a adição de lignosulfonato apresentaram maiores conversões quando comparadas com a lignina Kraft, o que está relacionado com as diferentes capacidades que estas ligninas possuem em finalizar radicais. As sínteses com adição de lignosulfonato após o início da reação apresentaram boas conversões e, portanto, demonstraram excelente potencial para a produção de compósitos de PMMA/lignosulfonato via polimerização in situ sem a necessidade de modificar a superfície do lignosulfonato. Desta forma, optou-se por caracterizar o compósito de PMMA/lignosulfonato. Para efeito de comparação, compósito de PMMA/lignosulfonato também foi preparado via mistura direta do lignosulfonato no látex de PMMA. A adição de lignosulfonato na matriz de PMMA contribuiu para uma pequena melhora nas propriedades termo-oxidativas do polímero, indicando que o lignosulfonato pode atuar como antioxidante. Esta melhora foi mais expressiva para o compósito preparado via polimerização in situ. A análise Cryo-EM evidenciou a presença de nanopartículas esféricas, equidistantes e com pouca aglomeração nos látices, indicando a boa estabilidade dos mesmos. O látex produzido via polimerização in situ apresentou a melhor estabilidade

Abstract: As a non-toxic natural raw material, bio-renewable and inexpensive, researchers have been analyzing the use of lignin as reinforcement in polymer products. Nevertheless, the use of lignin in polymers has shown to be very restricted since technical lignins obtained by conventional pulping...

Abstract: As a non-toxic natural raw material, bio-renewable and inexpensive, researchers have been analyzing the use of lignin as reinforcement in polymer products. Nevertheless, the use of lignin in polymers has shown to be very restricted since technical lignins obtained by conventional pulping processes are hydrophilic and polymers are usually hydrophobic. The great majority of the works in literature modify the surface of lignin to enable its dispersion, however, this procedure is costly in terms of time and price. Among the different methods used to prepare composites, the in situ polymerization method generally achieves more efficient dispersion. In this work PMMA/lignin composites were prepared by in situ miniemulsion polymerization without changing the surface of lignin. Two kinds of technical lignins were used: Kraft lignin and lignosulfonate, which have been characterized in detail, to understand their effect during polymerization reactions. Lignin was introduced in the reactor using two different ways: before and after the beginning of the polymerization. The conversion profile was determined for each synthesis by gravimetric analysis. Synthesis with lignosulfonate presented higher conversions when compared to Kraft lignin, probably because these lignins have different capacity of radical scavenger. Synthesis carried out with the introduction of lignosulfonate after the beginning of the polymerization presented good conversion, demonstrating an excellent potential to produce PMMA/lignosulfonate composites by in situ polymerization with non-modified lignosulfonate. In this way, analyses were realized to identify the properties of PMMA/lignosulfonate composite. In order to compare different methodologies, the PMMA/lignosulfonate composite was also prepared by mixing the lignosulfonate on the PMMA latex. Lignosulfonate acted as an antioxidant in the PMMA matrix, improving the polymer's thermo-oxidative properties. The composite prepared by in situ polymerization presented the higher improvement. Cryo-EM images showed the presence of equidistant, non-agglomerated and spherical nanoparticles in the lattices, revealing their good stability. The latex produced by in situ polymerization presented the best stability

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