CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho, um derivado fenÃlico extraÃdo do lÃquido da casca da castanha de caju (LCC), fonte natural e renovÃvel, foi utilizado como aditivo modificador de cimento asfÃltico de petrÃleo (CAP). FraÃÃes extraÃdas por diferentes mÃtodos (I, II e III) foram analisadas por cromatografia lÃquida de alta eficiÃncia (HPLC) e por espectroscopia no infravermelho, tendo sido identificadas como cardanol. Os CAP modificados por cardanol (I) foram comparados ao CAP modificado por LCC e estireno-butadieno-estireno (SBS), sendo avaliadas suas propriedades reolÃgicas antes e apÃs envelhecimento simulado. O LCC e o cardanol (I) atuaram de forma semelhante, aumentando os valores de penetraÃÃo e reduzindo o ponto de amolecimento, a viscosidade, a temperatura de usinagem e compactaÃÃo (TUC), e a susceptibilidade tÃrmica do ligante. Os parÃmetros reolÃgicos, obtidos em reÃmetro de cisalhamento dinÃmico (DSR), indicaram que LCC e cardanol (I) tornaram o CAP mais susceptÃvel à deformaÃÃo permanente, no entanto, nÃo houve alteraÃÃo do desempenho do CAP a baixas temperaturas. Foi verificado que o cardanol pode atuar como agente compatibilizante de CAP modificado com SBS, tal como os Ãleos aromÃticos comerciais. Em relaÃÃo ao CAP original, o CAP com SBS apresentou diminuiÃÃo na penetraÃÃo e na susceptibilidade tÃrmica, e aumento do ponto de amolecimento e da viscosidade. Os parÃmetros reolÃgicos (G*, δ) indicaram que o CAP com SBS foi mais resistente à deformaÃÃo permanente. O efeito dos aditivos em relaÃÃo ao grau de desempenho (PG), a altas temperaturas, para os CAP modificados foi CAP/SBS > CAP/cardanol ≥ CAP/LCC. O PG, a baixas temperaturas, foi superior para CAP/SBS, indicando que este pode ser aplicado em regiÃes de clima frio. A resistÃncia à decomposiÃÃo tÃrmica, observada por termogravimetria (TGA), foi semelhante para todas as amostras. As curvas de calorimetria exploratÃria diferencial (DSC) mostraram que todas as amostras possuem baixo teor de fraÃÃes cristalizÃveis e que o CAP modificado com cardanol apresenta maior resistÃncia ao trincamento tÃrmico. O efeito de cardanol como potencial antioxidante foi avaliado apÃs o envelhecimento em estufa RTFOT, e por espectroscopia no infravermelho (FTIR). Os resultados indicaram que o cardanol foi Ãtil para atuar como aditivo redutor do envelhecimento do CAP. Na preparaÃÃo de corpos de prova de misturas CAP/cardanol e agregado constatou-se uma economia no teor de ligante requerido, comparando-se com o CAP sem aditivo. No ensaio Lottman modificado, foi verificado que o cardanol agiu como melhorador da adesividade (AMA) entre ligante e agregado, conforme medida da resistÃncia à traÃÃo (RRT) acima de 80%, e acima do valor encontrado para o CAP virgem. / In this work, phenolics from renewable and natural sources extracted from cashew nut shell liquid (CNSL) were used as petroleum asphalt cement (PAC) modifiers additives. Fractions extracted by different methods (I, II and III) were analyzed by High Performance Liquid chromatography (HPLC) and Infrared Spectroscopy (FTIR) and were identified as cardanol. The PAC modified by cardanol I was compared to PAC modified with CNSL and styrene-butadiene-estyrene (SBS) by measuring its rheological properties before and after an aging simulation evaluation. CNSL and cardanol I showed, similarly, increasing values of penetration and decreasing the soft point, the viscosity, the mixing and compaction temperature and the thermal susceptibility. Regarding the rheological parameters obtained by dynamic shear rheometer (DSR), it was observed that PAC/CNSL and PAC/cardanol became more susceptible to rutting. It was verified that cardanol acted as a compatibility agent in PAC modified with SBS in a similar way as for commercial aromatics oils. On the other hand, PAC modified with SBS showed decreasing on penetration values and on thermal susceptibility, as well as increasing soft point and viscosity values. PAC modified with SBS was more resistant to rutting as observed by its rheological parameters (G*, δ). The performance grade (PG) in high temperatures was lower for PAC/cardanol I and PAC/CNSL then for PAC modified with SBS, confirming the conclusions obtained by analysis of the rheological parameters. The PG value, in low temperatures, was greater for PAC modified with SBS then those for the other modified PAC, indicating that this mixture can be used in cold climates. For PAC modified with cardanol I and with CNSL, there was no change performance in low temperatures. The resistance to thermal degradation verified by thermogravimetry (TGA) was similar for all samples. The differential scanning calorimetry (DSC) showed that all samples have low content of crystallizable fractions and PAC modified by cardanol has a higher thermal crack resistance. Simulated oxidative ageing showed that cardanol acted as antioxidants. For the dosage of PAC modified with cardanol II, it was observed an economy in the content of used binder compared to PAC without any additive. In the Lottman modified test it was verified that cardanol II acted as an anti-stripping agent (ASA) between the binder and aggregates because it was found a tensile strength ratio (TSR) higher than 80% and larger than the value found for unmodified PAC.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho relata a sÃntese, caracterizaÃÃo e anÃlise de compostos fosforados com potencial lubrificante, obtidos a partir do LCC, um subproduto da indÃstria de processamento da castanha. Os quatro compostos sintetizados [Dietil-3-n-pentadecilfenol tiofosfato (1), Dietil-3-n-pentadecilfenol fosfato (2), Difenil-3-n-pentadecilfenol fosfato (3) e Tri-3-n-pentadecilfenol fosfato (4)] utilizaram como precursor o 3-n-pentadecilfenol (cardanol hidrogenado) e foram caracterizados por um conjunto de tÃcnicas experimentais (RMN 1H, 13C e 31P, infravermelho e CG/EM) que revelaram a pureza dos mesmos. A estabilidade tÃrmica dos compostos foi verificada atravÃs de vÃrios estÃgios de degradaÃÃo tÃrmica. Os compostos (1) e (2) sÃo menos estÃveis que (3) e (4), no entanto, todos eles apresentaram-se dentro da faixa da temperatura de degradaÃÃo para os aditivos de lubricidade comerciais similares. A estabilidade oxidativa foi avaliada utilizando mÃtodo do oxigÃnio ativo. Todos os Ãleos aditivados apresentaram diminuiÃÃo no Ãndice de acidez caracterizando-os como potenciais antioxidantes, especialmente no que se refere à relaÃÃo custo/benefÃcio, fator importante na escolha de um aditivo ressaltando-se o excelente desempenho do composto (1). A anÃlise do potencial lubrificante revelou diminuiÃÃo no desgaste das esferas cobertas com os Ãleos aditivados quando comparados ao padrÃo (sem aditivo). O teste de lubricidade revelou que todos compostos encontram-se dentro dos parÃmetros exigidos pela legislaÃÃo em vigor na concentraÃÃo de 2%. / This work repots the synthesis, characterization and analysis of the phosphorous compounds with lubricant potential, obtained from CNSL, a byproduct of cashew nut processing industries. The four synthesized compounds [Diethyl-3-n-pentadecylphenol thiophosphate (1), Diethyl-3-n-pentadecylphenol phosphate (2), Diphenil-3-n-pentadecylphenol phosphate (3) and Tri-3-n-entadecylphenol phosphate (4)] used 3-npentadecylphenol (hydrogenated cardanol) as forerunner and were characterized by spectroscopic techniques (NMR 1H, 13C and 31P, infrared and GC/MS) that revealed their purity. The thermal stability of all compounds was verified by several steps of thermal degradation. Compounds (1) and (2) were less stable than (3) and (4), but, all of them showed degradation temperatures in the similar range of commercial lubricity additives. The oxidative stability was evaluated using the active oxygen method. All the additivated oils showed a decreasing in the acid scale , characterizing the compounds as potential antioxidants, especially relative to the cost/benefit ratio, emphasizing the excellent performance of the compound. The analysis of the lubricant potential revealed a diminution in the wear of the spheres covered with additivated oils when compared to the standard (without additive). The test of lubricity revealed that all compounds are inside the parameters required by the present legislation in the concentration of 2 %.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O CAP 50/70 (Petrobras - LUBNOR) puro e modificado por poli (Ãcido fosfÃrico) (PPA) foram analisados quanto as suas principais caracterÃsticas utilizando-se de ensaios reolÃgicos (viscosidade e DSR), anÃlise tÃrmica (TGA e DSC), mÃtodos espectromÃtricos (RMN e FTIR) e cromatogrÃficos (TLC-FID e GPC). A interaÃÃo do CAP com o PPA foi investigada a partir das reaÃÃes de suas fraÃÃes (aromÃticos, resinas e asfaltenos) com o PPA. Os espectros de RMN 31P indicaram que a reaÃÃo ocorre preferencialmente com as resinas e os asfaltenos. Os parÃmetros G* e tan δ, obtidos atravÃs dos ensaios reolÃgicos, mostraram que o PPA promoveu uma melhoria no desempenho do CAP em relaÃÃo à rigidez e elasticidade, tornando o ligante modificado com PPA mais resistente à deformaÃÃo permanente e ao trincamento por fadiga. O CAP modificado com PPA apresentou um aumento na viscosidade, na temperatura de usinagem e compactaÃÃo (TUC) e tambÃm a suscetibilidade tÃrmica em relaÃÃo ao CAP puro. Na tentativa de reduzir esses efeitos - que elevam o gasto energÃtico de modo substancial durante o processamento, foi incorporado um novo aditivo â o lÃquido da casca da castanha de caju (LCC) ao CAP + PPA. Os efeitos da adiÃÃo do LCC ao CAP + PPA foram: reduÃÃo na viscosidade, na temperatura de compactaÃÃo e usinagem (TCU) e na suscetibilidade tÃrmica, portanto, o LCC apresenta-se como aditivo Ãtil para melhorar o desempenho do CAP + PPA em relaÃÃo a essas propriedades. Para efeito comparativo, as propriedades do LCC como aditivo modificador do CAP puro tambÃm foram analisadas. A modificaÃÃo do CAP com PPA, com LCC e com os dois aditivos combinados (PPA + LCC) foi analisada atravÃs das curvas mestras: provocou um aumento significativo no mÃdulo complexo G*, principalmente em baixas frequÃncias (altas temperaturas), tornando esses ligantes mais resistentes à deformaÃÃo permanente em temperaturas mais elevadas. Todos os modificadores promoveram uma diminuiÃÃo no valor da tangente de delta (tan ), o que significa que esses aditivos proporcionam maior elasticidade ao ligante asfÃltico. Os efeitos da combinaÃÃo dos modificadores PPA + LCC, resultaram em valores intermediÃrios de viscosidade, energia de ativaÃÃo de fluxo e TUC quando comparados aos efeitos provocados pelos dois aditivos isoladamente. O CAP + PPA + LCC ainda apresentou os menores valores do Ãndice de envelhecimento, indicando uma maior resistÃncia ao envelhecimento. Em relaÃÃo aos estudos de estabilidade à estocagem, os aditivos demostraram boa compatibilidade com o ligante, sendo que a amostra com LCC apresentou menores valores do Ãndice de separaÃÃo (Is) e, portanto, melhor resultado. Os valores da temperatura de transiÃÃo vÃtrea (Tg) medidos atravÃs das curvas de DSC foram menores para os ligantes modificados, sugerindo que os mesmos podem ser utilizados em temperaturas mais baixas que o ligante de origem. Dados cromatogrÃficos relativos à composiÃÃo SARA (saturados, aromÃticos, resinas e asfaltenos) mostraram uma mudanÃa na composiÃÃo dos ligantes apÃs o processo de envelhecimento das amostras, no entanto, todos os ligantes (puro e modificados) foram classificados como ligantes do tipo GEL. Os resultados de GPC mostraram que os valores de massa molar das fraÃÃes I (asfaltenos) e II (maltenos) dos ligantes estudados aumentaram apÃs do processo de envelhecimento. Os ensaios mecÃnicos dos corpos de prova das misturas asfÃlticas trabalhadas (ligantes + agregados) mostraram que a adiÃÃo de PPA, bem como a de LCC, melhoram as propriedades mecÃnicas e a adesividade das misturas. / The AC with 50/70 penetration grade (Petrobras - LUBNOR), pure and modified by polyphosphoric acid (PPA), was analyzed by rheological tests (viscosity and DSR), thermal analysis (TGA and DSC), spectrometric (NMR and FTIR) and chromatographic (TLC-FID and GPC) methods. The interaction of AC with PPA was investigated from the reactions of its fractions (aromatics, resins and asphaltenes) with the PPA. The 31P NMR spectra indicated that the reaction occurs preferentially with the resins and asphaltenes. The parameters G * and tan δ, obtained from the rheological tests showed that the PPA has promoted an improvement in the performance of the AC in relation to the stiffness and elasticity, making the binder modified with PPA more resistant to permanent deformation and fatigue cracking. The results show that modification with PPA increased the viscosity of the binder, the mixing and compaction temperatures, as well as the thermal susceptibility. In an attempt to reduce these effects - which increase energy cost substantially during processing, we have incorporated a new additive - the cashew nut shell liquid (CNSL) to the AC / PPA. The effects of the CNSL addition of AC + PPA were: reduction in viscosity, mixing and compaction temperature and thermal susceptibility, so the LCC presents useful as an additive to improve the performance of the regarding AC + PPA to these properties. For comparison, the properties of the LCC as an additive modifier pure AC were also analyzed. The modification of the AC + PPA with LCC and the two combined additives (PPA + LCC) was analyzed using the master curves, caused a significant increase in complex modulus G *, especially at low frequencies (high temperatures), making these binders resistant to permanent deformation at higher temperatures. All modifiers lead to a decrease in the value of tan δ, which means that these additives provide greater elasticity to the asphalt binder. The effects of the combination of PPA + CNSL modifiers, resulted in intermediate values of viscosity, flow activation energy and TUC compared to the effects caused by the two additives alone. The AC + PPA + CNSL also had the lowest aging index values, indicating a greater resistance to aging. Regarding storage stability, the additives showed good compatibility with the binder, and the CNSL showed lower values of the separation index and, therefore, the best result. The values of glass transition temperature as measured by the DSC curves were lower for the modified binders, suggesting that they may be used at temperatures lower than the binder source. Chromatographic data on the composition SARA (saturates, aromatics, resins and 19 asphaltenes) showed a change in the composition of the binders after the aging process of the samples. However, all the binders (pure and modified) were classified as gel-type. The GPC results showed that the values of molar mass fractions I (asphaltenes) and II (maltene) of all the binders studied increased after the aging process. The mechanical tests showed that the addition of PPA and the CNSL improves the mechanical properties and adhesiveness of mixtures.