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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-7959-6537
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Preparação e caracterização de Blendas à base de Lignina Kraft Oxipropilada e Amido
Alternate title (s): Preparation and Characterization of Blends Based on Oxypropyl Kraft Lignin and Starch
Author: Oliveira, Priscila Barbosa de
First Advisor: Pasquini, Daniel
First coorientator: Morais, Luís Carlos de
First member of the Committee: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Second member of the Committee: Rosa, Joyce Rover
Third member of the Committee: Pasquini, Daniel
Summary: A implementação e desenvolvimento de processos de biorrefinarias é de grande importância e constitui a base para o estabelecimento de uma economia baseada em biorecursos. Neste contexto, estudos visando o aproveitamento de resíduos gerados nas indústrias estão sendo realizados. O presente trabalho descreve a produção e caracterização de blendas de amido de milho e lignina Kraft em pó, oriunda do processo de produção de celulose de eucalipto da Empresa Suzano S.A, oxipropilada, e avaliação de possível aplicação das mesmas. Inicialmente realizou-se a oxipropilação da lignina Kraft, através de uma reação com óxido de propileno e hidróxido de potássio em Reator Par, onde o produto das reações (lignina oxipropilada - OP4) foi utilizado para a preparação de misturas das blendas com amido de milho in natura, em diferentes proporções e temperaturas, MAN1: 1:1 a 60°C, MAN2: 1:1 a 120°C, MAN3: 2:1 a 120°C. A partir de ensaios de MEV foi possível verificar a necessidade de se realizar a gelatinização do amido a fim de se obter misturas homogêneas livres de grânulos. Após o amido ser gelatinizado (AG PURO) realizou-se novamente as misturas com OP4, desta vez, obtendo as blendas em misturas homogêneas (MAG1, MAG2, MAG3). A caracterização dos insumos utilizados e das misturas obtidas se deu por espectroscopia de infravermelho (FTIR), para avaliar sua composição química, por análises térmicas (TGA e DSC) para avaliar suas estabilidades térmicas e outras transições, por microscopia (MEV) para avaliação morfológica, por ensaios de absorção de umidade para avaliar suas propriedades absorventes, por medidas de ângulo de contato para avaliar as energias de superfície dos materiais obtidos e por testes de solubilidade. Para a confecção dos fios, utilizou-se pipetas de Pasteur de vidro como moldes, e posteriormente executou-se a queima dos mesmos em duas etapas, sendo primeiramente a estabilização em temperatura de 250ºC por 1h, e a carbonização sob atmosfera inerte em temperatura de 900ºC por 10h. Verificou-se que as blendas produzidas apresentaram característica molecular polar. Verificou-se ainda que os produtos resultantes dos processos térmicos dos fios, resultou em fibras de carbono com baixa resistência mecânica, pois as mesmas ficaram frágeis e quebradiças. Outro ponto observado, foi a presença de poros nas estruturas das blendas e dos fios, após a carbonização. A quantidade e o tamanho dos poros podem estar relacionados com a proporção de lignina oxipropilada utilizada, sendo que quanto maior a massa de OP4 maior a quantidade de poros. Verificou-se que os materiais produzidos, não podem ser utilizados para aplicações de fibras de carbono, porém apresentam potencial para utilização em outras aplicações, como por exemplo materiais catalizadores e/ou adsorventes.
Abstract: The implementation and development of biorefinery processes is of great importance and constitutes the basis for the establishment of an economy based on bioresources. In this context, studies aiming at the use of waste generated in industries are being carried out. The present work describes the production and characterization of blends of corn starch and powdered Kraft lignin, derived from the production process of eucalyptus pulp by the company Suzano S.A, oxypropylated, and evaluation of their possible application. Initially, the oxypropylation of Kraft lignin was carried out, through a reaction with propylene oxide and potassium hydroxide in a Par Reactor, where the product of the reactions (oxypropylated lignin - OP4) was used for the preparation of blends of blends with corn starch in natura, in different proportions and temperatures, MAN1: 1:1 to 60°C, MAN2: 1:1 to 120°C, MAN3: 2:1 to 120°C. From SEM tests, it was possible to verify the need for gelatinization of starch in order to obtain homogeneous mixtures free of granules. After the starch was gelatinized (PURE AG), the mixtures were made again with OP4, this time, obtaining the blends in homogeneous mixtures (MAG1, MAG2, MAG3). The characterization of the inputs used and the mixtures obtained was done by infrared spectroscopy (FTIR), to assess their chemical composition, by thermal analysis (TGA and DSC) to assess their thermal stability and other transitions, by microscopy (MEV) for morphological evaluation , by moisture absorption tests to assess their absorbent properties, by contact angle measurements to assess the surface energies of the materials obtained, and by solubility tests. To make the wires, glass Pasteur pipettes were used as molds, and later they were fired in two steps, firstly, stabilization at a temperature of 250ºC for 1h, and carbonization under an inert atmosphere at a temperature of 900ºC for 10h. It was found that the blends produced presented a polar molecular characteristic. It was also verified that the products resulting from the thermal processes of the threads resulted in carbon fibers with low mechanical resistance, as they became fragile and brittle. Another point observed was the presence of pores in the structures of blends and threads, after carbonization. The amount and size of pores can be related to the proportion of oxypropylated lignin used, with the greater the mass of OP4, the greater the amount of pores. It was found that the materials produced cannot be used for carbon fiber applications, but have potential for use in other applications, such as catalyst and/or adsorbent materials.
Keywords: blenda
blend
lignina
lignin
amido
starch
oxipropilação
oxypropylation
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES
Subject: Biocombustíveis
Química orgânica
Biomassa
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: OLIVEIRA, Priscila Barbosa de.Preparação e Caracterização de Blendas à Base de Lignina Kraft Oxipropilada e Amido. 2021. 87 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.42
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.42
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34004
Date of defense: 22-Oct-2021
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