Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serves_Vinicius_M.pdf: 1577987 bytes, checksum: 4dbe732c6a486d44cd90a476bd28b3e1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Poliuretanas são polímeros formados pela reação entre álcoois e isocianatos multifuncionais. As poliuretanas são muito utilizadas na produção de espumas, nas quais o agente expansor da reação em geral é o CO2, formado pela reação entre os isocianatos multifuncionais e a água inserida na formulação. O objetivo deste trabalho foi o estudo das propriedades de espumas flexíveis de poliuretana sintetizadas a partir de tolueno diisocianato (TDI) e polióis à base de óleo de mamona modificado com diversas concentrações de óxido de etileno (15, 25, 36, 40 e 54 mols). Para tanto foram preparadas formulações que diferiam entre si apenas pelo óleo de mamona etoxilado, as quais foram caracterizadas por DSC, DMA, SEM, ensaiomecânico de tração e TGA. A inserção de grupos etoxilados no óleo de mamona torna o poliól mais hidrofílico e esta característica é acentuada com o aumento do número de mol de grupos etoxila inseridos no óleo de mamona. Como resultado as espumas apresentam tamanho de células crescentes com o aumento do teor de óxido de etileno no poliól. O óleo de mamona etoxilado, por apresentar composição complexa, leva a espumas que apresentam hetereogeneidade de composição e irregularidade nos tamanhos de células. Em geral, isto acarreta uma perda de propriedades mecânicas em relação as espumas produzidas com o poliól comercial, que tem composição definida e polidispersidade baixa / Abstract: Polyurethanes are polymers formed by the reaction of a multifunctional alcohol and isocyanates. Polyurethanes are commonly used in the production of foams; CO2, formed by the reaction between multifunctional isocyanates and water content in the formulation, is generally used as foaming agent. The aim of this work was the study of flexible polyurethane foams, prepared by reacting toluene diisocyanate (TDI) and polyols based on ethoxylated castor oil modified with different amounts of ethylene oxide (15, 25, 36, 40 e 54 mols). The formulations were characterized by DSC, DMA, SEM, stressstrain mechanical analysis and TGA. The castor oil polyol became more hydrophilic when increasing the amount of ethylene oxide in its molecule. Higher levels of ethylene oxide in the castor oil backbone resulted in increasing foam cell sizes. Ethoxylated castor oil presents complex composition, the foams made with these polyols presented heterogeneity on its composition and irregular cell sizes. Generally, this fact resulted in decreasing foam mechanical properties, when compared with foams produced with commercial polyols that present defined composition and low polydispersity / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_NiveadeLimada_M.pdf: 3123678 bytes, checksum: d7aeabba1f08e800a435024913c36453 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O biodiesel é um combustível alternativo obtido a partir de fontes renováveis, não tóxico e livre de enxofre e aromático. A transesterificação de óleos vegetais ou gorduras de origem animal, em presença de alcoóis de baixo peso molecular como etanol e metanol, é a forma mais usual de produção de biodiesel. A transesterificação do óleo de mamona com etanol em presença de etóxido de sódio e hidróxido de sódio foi realizada nesse estudo. Os experimentos foram feitos utilizando planejamento experimental e os resultados foram interpretados de acordo com a metodologia da superfície de resposta. As variáveis estudadas foram temperatura de reação, concentração de catalisador e razão molar etanol : óleo de mamona. Os experimentos foram feitos de acordo com o planejamento experimental completo 23, mais três pontos centrais e quatro pontos axiais. Foram obtidos dois modelos codificados de segunda ordem que descrevem a conversão em éster em função da temperatura de reação, concentração de catalisador e razão molar etanol : óleo de mamona. Uma boa e rápida separação entre as fases éster e glicerina foi obtida com a metodologia desenvolvida. A maior concentração de éster atingida experimentalmente, utilizando as variáveis otimizadas, foi de 93,97 % p/p. utilizando razão molar etanol : óleo de mamona igual a 16:1, 1% p/p de etóxido de sódio e temperatura de reação igual a 80° C. Um pequeno aumento de escala da reação foi realizado utilizando as condições otimizadas e hidróxido de sódio como catalisador / Abstract: Biodiesel is an alternative and nontoxic fuel, wich is essentially free of sulfur and aromatics. It is usually produced by transesterification reaction of vegetable oils or animal fats with a low weigh alcohol, such as ethanol and methanol. This work presents the transesterification reaction of castor oil with ethanol in presence of sodium etnoxide and sodium hydroxide as catalysts. The proposed process of biodiesel production was evaluated and optimal operating conditions range was identified by application of the factorial design and response surface methodology. The studied variables were reaction temperature, catalyst concentration and ethanol castor oil molar ratio. The experiments were carried out according to a 23 complete factorial design plus three central points and six axial points, called star points. Two second-order models were obtained to predict the ester conversion as a function of reaction temperature, catalyst concentration an ethanol castor oil molar ratio. Good phase separation was obtained with the methodology developed. The best result for laboratory-scale reactions was 93.97% wt of ester conversion. This result was obtained at 80° C, with castor oil molar reaction of 16:1 and catalyst concentration of 1% of sodium ethoxide by weight of castor oil. A small scale up was realized with the optimize conditions and sodium hydroxide as catalyst / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Paulo de Tarso Vieira e Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:48:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezGuerrero_JulieKaterine_M.pdf: 4744317 bytes, checksum: 8df1bde5d893cdf55d7e26d1c72fc31d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, foram estudados três processos de síntese de ésteres etílicos: sem catalisador, com catalisador homogêneo (hidróxido de sódio) e com catalisador heterogêneo (difosfato ácido de lantânio), a partir de óleo de mamona em etanol sub e supercrítico. O estudo da influência das variáveis de operação na conversão nos processos não catalítico e usando catalisador homogêneo foi realizado por meio de planejamento experimental associado à metodologia de superfície de resposta, utilizando como variáveis independentes a temperatura, o tempo de reação, a razão molar etanol:óleo e, quando utilizado, a concentração de catalisador. No caso do processo com catalisador heterogêneo, foram feitas análises nas condições ótimas (temperatura e razão molar) determinadas a partir do planejamento experimental dos outros dois processos. Verificou-se que, usando 0,1 % m/m de NaOH (quantidade inferior à necessária para neutralizar o óleo), foi possível obter conversões elevadas e que o uso de difosfato ácido de lantânio apresenta uma atividade catalítica significante na produção de biodiesel, mesmo utilizando óleos com índice de acidez alto. A máxima conversão atingida foi 98,94 % no processo com catalisador homogêneo, 92,94 % no processo com catalisador heterogêneo e 56,17 % no processo não catalítico. Além disso, foi obtida a cinética das reações e as energias de ativação para os três processos, observando-se que as constantes de reação são de pseudo primeira ordem. As energias de ativação encontram-se dentro da faixa reportada na literatura. Além disso, verificou-se que, a opção de trabalhar com NaOH é a mais viável em termos operacionais, já que o custo do catalisador é baixo, a quantidade de catalisador empregada é pequena e, adicionalmente, não requer uma etapa de pré-tratamento do óleo de mamona usado como matéria-prima / Abstract: In this work, three processes of synthesis of ethyl esters were studied: non-catalytic, using homogeneous catalyst (sodium hydroxide) and using heterogeneous catalyst (acid lanthanum diphosphate), from castor oil and sub and supercritical ethanol. The influence of the operating variables on the conversion of both non-catalytic and using homogeneous catalyst processes was studied by means of a design of experiment associated to the surface response methodology, using temperature, reaction time, ethanol:oil molar ratio and, whenever used, catalyst concentration as independent variables. In the process with heterogeneous catalyst, several analysis were performed under the optimum conditions (temperature and molar ratio) calculated from experimental design of the other two processes. It was verified that, using 0,1% wt of NaOH (amount lower than the required to neutralize the oil), it was possible to obtain high conversions and that using acid lanthanum diphosphate presents a significant catalytic activity on the biodiesel production, even using oils with high acidity index. The maximum conversion reached was 98,94 % in the process with homogeneous catalyst, 92,94 % with heterogeneous catalyst and 56,17 % in the non-catalytic process. Additionally, the reaction kinetics and activation energies were obtained for the three processes, observing that the reaction rate constants are pseudo first order. The activation energies are within the range reported on literature. Besides, it was verified that the option of working with NaOH is the most interesting in operational terms since the catalyst cost is low, the amount of catalyst used is small and, in addition, it is not necessary a pretreatment stage of the castor oil used as raw material / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:16:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ParadaHernandez_NataliaLorena_D.pdf: 3619653 bytes, checksum: 89e5fe01b39a1e7b4df6202248e4f9c5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O objetivo desta pesquisa é sintetizar um biopolímero a partir do óleo de mamona usando um processo não tóxico, tanto na síntese da resina epoxídica quanto no processo da sua cura, visando obter assim um biomaterial com características adequadas para uso na área médica. Para isso, foi necessária a funcionalização do óleo de mamona, por meio do processo de epoxidação, para posterior utilização como monômero na síntese do biopolímero. O processo de epoxidação foi realizado utilizando um sistema catalítico verde (H2O2/Al2O3/acetato de etila). Inicialmente, foi realizada a epoxidação do ricinoleato de metila (componente modelo), para a avaliação da eficiência do processo de epoxidação. Neste estudo foi utilizada a metodologia de planejamento de experimentos, a qual possibilitou definir as variáveis significativas do processo de epoxidação. A epoxidação do componente modelo foi monitorada por meio de Cromatografia Gasosa acoplada a um Detector de Ionização de Chama (GC-FID). Os resultados mostraram alta conversão (99%), em poucas horas de reação (2h), e ausência de subprodutos (99% de seletividade). Com esses resultados, procedeu-se com a epoxidação do óleo de mamona, cuja eficiência do processo foi avaliada por meio de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Espectroscopia Raman (FT-Raman) e Ressonância Magnética Nuclear de Prótons (1HNMR). Após epoxidação do óleo de mamona, foi avaliada a reação de polimerização do óleo de mamona epoxidado (ECO) usando ácidos carboxílicos (ácido cítrico) como comonômero, utilizando a técnica de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), FTIR, Análise Termogravimétrica (TGA) e testes de capacidade de inchamento. Os resultados obtidos indicam que o processo de polimerização estudado é viável, obtendo-se um poliéster reticulado. Visando a possível aplicação do poliéster obtido na engenharia de tecidos e área médica, foi realizada a análise de citotoxicidade do polímero obtido, usando células Vero (fibroblastos). O resultado da análise de citotoxicidade mostrou a não toxicidade do polímero sintetizado em células Vero (fibroblastos) / Abstract: The target of this research is to synthesize a biopolymer from castor oil using a nontoxic process, not only in the epoxy resin synthesis but also in its curing process, aiming to obtain a biomaterial with suitable characteristics for medical applications. With this purpose, castor oil was functionalized using an epoxidation process in order to be used as monomer in the biopolymer synthesis. Epoxidation process was performed using a green catalytic system (H2O2/Al2O3/ethyl acetate). Initially, it was carried out the epoxidation of methyl ricinoleate (model compound) for evaluating the epoxidation process efficacy by using experimental design methodology, allowing in this way to define the significant epoxidation process variables. Model compound epoxidation was monitored by gas chromatography equipped with a flame ionization detector (GC-FID). The evaluation of the results showed high conversion (99%) in a few hours (around 2hs) without byproduct formation (99% selectivity). Taking into account these results, it was performed the castor oil epoxidation and the process efficacy was evaluated by Fourier transform infrared (FT-IR), Raman Spectroscopy and 1H NMR. After castor oil epoxidation, epoxidized castor oil (ECO) polymerization using carboxylic acids (citric acid) as comonomer was evaluated by Differential Scanning Calorimetry (DSC), FTIR, Thermogravimetric Analyses (TGA) and swelling tests. The obtained results showed that polymerization process is viable and it was obtained a cross-linked polyester. In order to evaluate the potential application of the obtained polymer in the medical field, it was performed a cytotoxicity assay using Vero cells (fibroblast type). Cytotoxicity results showed nontoxic effect of synthesized polyester on Vero cells / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica