Universidade Federal do Cearà / The present work aimed at the production of lignosulfonate, based in the lignin extracted from sugarcane bagasse-cane for using in phenolic resins. The extraction of lignin was carried out using the acetosolv process, which was optimised with a central composite design 22 to evaluate the effects of reaction time and temperature on the extraction yield, weight-average (M ̅w) and number-average (M ̅n) molecular weights, relative content of total hydroxyl, phenolic hydroxyl and methoxyl groups. The lignins obtained under conditions that maximized the extraction yield and showed better structural and thermal characteristics were sulfonated to obtain the lignosulfonates. The structural and thermal characteristics of the lignins and lignosulfonates were determined by FT-IR, GPC, 1H-NMR and 13C-NMR, DSC and TGA. The results show that the best extraction yield (64.5%) was obtained with 95% (w/w) of acetic acid, the addition of 0.1% HCl, at a temperature of 187 ÂC and reaction time of 40 min. However, with the same concentration of acetic acid and reaction time of 15 min at 187 ÂC, the extraction yield decreased to 55.6%  4.5%, without significant reduction. Furthermore, the increase in temperature of 187 ÂC to 205 ÂC was not enough to cause a significant increase in the relative content of hydroxyls and reduction of the relative content of methoxyl. These results show that the most appropriate conditions for adequate extraction of lignin for application in resins are: 95% (w/w) of acetic acid, addition of 0.1% of HCl, temperature of 187 ÂC and reaction time of 15 min. The acetosolv lignins showed p-hidroxifenila units as major constituent, higher thermal stability and higher purity than the commercial Kraft lignin. The glass transition temperature of the Kraft lignins was lower than that of the acetosolv lignin. This is due to the hydrophilic character and the presence of carbohydrates in the Kraft lignin. The lignosulfonates obtained in this study showed structural characteristics suitable for application in phenolic resins, because they showed high reactivity due to the greater presence of p-hidroxifenila units as major constituent, low molecular weights (40234878 g/mol), greater stability and greater purity compared to commercial sodium lignosulfonate. Therefore, lignosulfonates obtained in this work are more suitable for use in phenolic resins than commercial sodium lignosulfonate used for comparison. / O presente trabalho teve por objetivo a produÃÃo de lignossulfonato, a partir da lignina extraÃda do bagaÃo da cana-de-aÃÃcar para aplicaÃÃo em resinas fenÃlicas. Foi realizada a otimizaÃÃo da extraÃÃo da lignina do bagaÃo de cana-de-aÃÃcar utilizando o processo acetosolv. Para tanto, empregou-se um delineamento composto central 22 para analisar os efeitos do tempo de reaÃÃo e da temperatura no rendimento de extraÃÃo, massa molar ponderal mÃdia, massa molar numÃrica mÃdia, e conteÃdo relativo de hidroxilas totais, hidroxilas fenÃlicas e metoxilas. As ligninas obtidas nas condiÃÃes que maximizaram o rendimento de extraÃÃo e que mostraram melhores caracterÃsticas estruturais e tÃrmicas foram sulfonadas para obtenÃÃo dos lignossulfonatos. As caracterÃsticas estruturais e tÃrmicas das ligninas e dos lignossulfonatos foram determinadas por FT-IR, GPC, RMN-1H e 13C, TGA e DSC. Os resultados mostram que o melhor rendimento de extraÃÃo (64,5 % 4,2%) foi obtido com 95% (m/m) de Ãcido acÃtico, adiÃÃo de 0,1% de HCl, a uma temperatura de 187 C e tempo de reaÃÃo de 40 min. No entanto, com a mesma concentraÃÃo de soluÃÃo de Ãcido acÃtico e com tempo de reaÃÃo de 15 min a 187ÂC, o rendimento de extraÃÃo diminuiu para 55,6%  4,5%, nÃo sendo significativa esta reduÃÃo. AlÃm disto, a elevaÃÃo da temperatura de 187ÂC para 205ÂC nÃo foi suficiente para causar um aumento significativo no conteÃdo relativo de hidroxilas e reduÃÃo do conteÃdo relativo de metoxila. Esses resultados mostram que as condiÃÃes mais adequadas para extraÃÃo da lignina a ser aplicada em resinas sÃo: 95% (m/m) de Ãcido acÃtico, adiÃÃo de 0,1% de HCl, temperatura de 187 C e tempo de reaÃÃo de 15 min. As ligninas acetosolv apresentaram unidades p-hidroxifenila como constituinte majoritÃrio, maior estabilidade tÃrmica e maior pureza em relaÃÃo à lignina Kraft comercial. A temperatura de transiÃÃo vÃtrea da lignina Kraft foi menor do que à das ligninas acetosolv, devido à sua caracterÃstica hidrofÃlica e à presenÃa de carboidratos na lignina Kraft. Os lignossulfonatos obtidos no presente trabalho apresentaram caracterÃsticas estruturais adequadas para aplicaÃÃo em resinas fenÃlicas, pois mostraram alta reatividade devido a maior presenÃa de unidades p-hidroxifenila como constituinte majoritÃrio, baixas massas molares (4023 a 4878 g/mol), maior estabilidade e uma maior pureza em relaÃÃo ao lignossulfonato de sÃdio comercial. Portanto, os lignossulfonatos obtidos no presente trabalho sÃo mais adequados para aplicaÃÃo em resinas fenÃlicas do que o lignossulfonato de sÃdio comercial utilizado no presente trabalho.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9101 |
| Date | 10 October 2014 |
| Creators | Francisca Gleyciara Cavalcante Pinheiro |
| Contributors | Judith Pessoa de Andrade Feitosa, Pablyana Leila Rodrigues da Cunha, Carlos Alberto CÃceres Coaquira |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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