SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE RESINAS ALQUÍDICAS
COM ÓLEO DE DENDÊ
Eliane Coser, Leonardo M. Santos, Jeane Dullius, Rosane Ligabue, Sandra Einloft*
*Faculdade de Química da PUCRS, Av. Ipiranga, 6681 – Partenon – 90619-900 Porto Alegre/RS – [email protected]
Synthesis and Characterization of Alkyd resins with Palm Oil
Alkyd resins based on Palm oil were synthesized. Three grades of alkyds formulation containing 40% (I), 50% (II) and
60% (III) of oil were prepared employing the alcoholysis method. Resins were synthesized by the reaction of
monoglyceride with phthalic anhydride (PA), fumaric acid (FA) and ethylene glycol (EG).
The obtained alkyd resins were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), gel permeation cromatography (GPC)
and by measurement of the Acid Value (AV).
Introdução
O alto custo, o impacto ambiental e o decréscimo das
fontes de petróleo tem intensificado a busca por
materiais alternativos para diferentes processos.
O óleo de Dendê, extraído dos frutos da palmeira de
Dendê, é um óleo muito versátil quando comparado
aos outros óleos vegetais insaturados. Este óleo é muito
usado
na
indústria
alimentícia,
cosmética,
farmacológica e química. Recentemente sua produção
tem se intensificado devido a sua utilização na
obtenção de biodisel [1]. Devido a grande oferta deste
óleo (segundo mais produzido no mundo) estamos
sugerindo sua aplicação na fabricação de resinas
alquídicas.
A resina alquídica, principal componente de uma tinta,
é um composto formado basicamente por óleos
vegetais, poliácidos e poliálcoois. Diversos tipos de
óleos vegetais podem ser empregados na formulação
de uma resina alquídica. O percentual de óleo usado
na formulação destas resinas interfere na quantidade
dos outros reagentes (polióis e poliácidos) que provém
de fonte não renovável. A constituição da resina
interfere diretamente nas propriedades físicas e
químicas da tinta obtida [2]. Tem-se buscado aprimorar
suas propriedades, variando seus componentes bem
como sua rota sintética. Dentre eles o mais explorado é
o óleo de soja. Neste trabalho sintetizamos e
caracterizamos resinas alquídicas modificadas com
óleo de dendê.
Reação de poliesterificação
O processo de alcoólise foi empregado na síntese das
resinas, permitindo o uso direto do óleo vegetal na
forma de triglicerídeos [3]. Todas as reações foram
realizadas em um reator de quatro bocas de vidro de
500 mL, equipado com agitador mecânico, uma coluna
de refluxo e uma entrada de nitrogênio. A temperatura
reacional foi mantida usando uma manta de
aquecimento acoplada ao termopar Pt 100.
Inicialmente, colocou-se o óleo e o catalisador
hidróxido de lítio (LiOH) no balão. Após, ligou-se o
agitador pneumático, a manta de aquecimento e o
controle do termopar elevando a temperatura até
240ºC. Após estabilizar a temperatura, adicionou-se
pentaeritritol, aquecendo-se a mistura até 240ºC e
mantendo por uma hora. A reação de alcoólise foi
acompanhada pela solubilidade do produto em metanol
(teste de ME) e concluída quando o ME foi maior que
300% (Esquema 1).
O
CH2OH
2 OHCH2
CH2
C CH2OH + CH
CH2OH
pentaerythritol
CH2
O
O
O
oil
C
R
O
C
R
O
C
R
CH2OH
LiOH
240oC
2 OHCH2
R= fatty chain
C CH2OR
CH2OH
CH2OR
+
CHOH
CH2OH
monoglyceride
Esquema 1: Alcoólise de óleos vegetais para formação
de monoglicerídeos.
Experimental
Materiais
Os produtos químicos anidrido ftálico (PA), hidróxido
de lítio (LiOH), hidróxido de potássio (KOH), etileno
glicol (EG), pentaeritritol (PE), ácido fumárico (AF),
xileno e óleo de dendê foram adquiridos de fontes
comerciais e utilizados sem nenhuma purificação
adicional.
A seguir, passou-se para a etapa de poliesterificação.
Adicionou-se o anidrido ftálico, etileno glicol, ácido
fumárico e pentaeritritol. Elevou-se a temperatura até
230 ºC e a partir deste momento acompanhou-se a
evolução da reação por titulação, determinando o
Índice de Acidez (IA) do produto. Considerou-se a
reação encerrada quando o IA desejado foi alcançado
(18mgKOH/g de resina) [4].
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de 1746 cm-1 no óleo de dendê, para 1732 cm-1 na
resina obtida (característica de éster) [6].
Adicionou-se 60% em massa de aguarrás ao produto
obtido.
Foram sintetizadas resinas com vários comprimentos
de óleo.
Caracterização das resinas
As amostras foram caracterizadas por espectroscopia
de infravermelho (IV) em um equipamento Perkin
Elmer Instruments Spectrum One FT-IR Spectrometer,
cromatografia de permeação em gel (GPC) utilizandose uma bomba isocrática HPLC-1515,detector de
índice de refração-2414 da Waters Instruments e
tolueno grau HPLC como eluente, índice de acidez e
tempo de secagem. O índice de acidez foi determinado
utilizando a norma ASTM D 465-9. O índice de acidez
(IA) expresso em mg de KOH/g de resina, foi realizado
por titulação com uma solução de KOH 0,1044 N, e
calculado por IA = (V x 56,1 x N)/P onde V é o
volume (mL) gasto da solução de KOH, N é a
concentração da solução de KOH e P é a massa da
amostra da resina (g).
Figura 2 – Espectros de IV da resina (a) e do óleo de
dendê (b).
Os resultados obtidos de massa molar para as
diferentes resinas sintetizadas são apresentados na
tabela 2.
Tabela 2: Análise por GPC.
Resultados e Discussão
Resinas com diferentes comprimentos de óleo foram
obtidas conforme Tabela 1. De acordo com a
composição da resina pode-se fazer grandes
modificações nas suas propriedades. Resinas com até
45% são consideradas curtas, de 45% a 55% médias e
de 55% a 61% longas em óleo [3, 5].
Resina
Curta
Média
Longa
Curta
44.00
20.40
35.60
Média
52.50
17.30
30.20
Longa
60.00
15.00
25.00
Conclusões
Nesta investigação observamos que é possível
sintetizar resinas alquídicas com óleo de dendê com
propriedades químicas e físicas comparáveis aquelas
descritas na literatura.
Atualmente a influência dos parâmetros reacionais está
sendo estudada com o objetivo de adequar as resinas
obtidas aos padrões requeridos pela indústria de tintas.
IA (mg KOH/g)
Acid Value
Agradecimentos
Os autores agradecem ao auxílio financeiro da
FAPERGS e a PUCRS.
RAD Longa (60%)
RAD Média (50%)
RAD Curta (40%)
0
2
4
6
1.526554
2,661017
1,688267
A partir dos dados da tabela 2, podemos observar que,
de maneira geral, a massa molar mantém-se constante
com o teor de óleo da resina.
As reações foram acompanhadas pela medida do índice
de acidez (IA), conforme mostrado na figura 1.
200
150
100
50
0
IP
IP: Índice de Polidispersão
Tabela 1: Composição das Resinas Alquídicas
Ingredientes (%)
Comprimento em Óleo
Poliálcoois
Poliácidos
Mn
Mw
(g/mol) (g/mol)
4546
6940
6123
16295
5622
9492
8
Referências Bibliográficas
1. www.campestre.ind.br, http//empresas.globo.com
2. J.M.R. Fazenda Tintas e Vernizes, Abrafati, São
Paulo, 1993.
3. A.I. Aigbodion; F.E. Okieimen Ind Crops Prod
2001, 13, 29.
4. C. Kawamura; K. Ito; R. Nishida; I. Yoshihara; N.
Numa Progress in Organic Coatings 2002, 45, 185.
5. J. Byrnes J. Protective Coat. & Linings 1996, 73.
6. N. Dutta; N. Karak; S.K. Dolui Prog Org Coat 2004,
49, 146.
Temp (h)
Figura 1 – Índice de acidez das reações com diferentes
comprimentos de óleo.
O tempo zero indicado na figura 1 refere-se ao início
das medidas de IA após a reação de alcoólise. Pode-se
constatar que a síntese da resina curta em óleo (44%)
ocorre em menor tempo quando comparada com as
resinas médias e longas em óleo.
Pode ser observado, a partir dos espectros de
infravermelho (Figura 2) que a reação de
poliesterificação ocorreu e foi evidenciada pelo
deslocamento de banda referente ao estiramento C=O
Anais do 8o Congresso Brasileiro de Polímeros
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