Espuma rígida de poliuretano a partir de poliol derivado da lignina kraft

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Barbosa, Kelvin Techera
• Orientador(a): Amico, Sandro Campos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Espuma de poliuretano; Lignina; Liquefação; Nanocelulose
• Palavras-chave em Inglês: Kraft lignin; Lignin polyol; Polyurethane foams; Liquefaction; Confinement; Cellulose nanocrystals
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/299715

A lignina, o composto aromático mais abundante do mundo, representa um dos principais resíduos da indústria de papel e polpação, Apesar da disponibilidade em larga escala com mais de 100 milhões de toneladas produzidas anualmente e a maior parte ainda é subutilizada, o que desperdiça um potencial significativo devido à sua complexidade estrutural, que inclui uma ampla variedade de grupos funcionais e ligações aromáticas e alifáticas, a lignina é uma fonte promissora para a produção de materiais de base biológica de alto valor agregado, um bom potencial é o uso como polióis para espumas de poliuretano (PU). O objetivo desta tese é o desenvolvimento de espumas rígidas de poliuretano (RPUFs) a partir de poliol de lignina, com foco nas propriedades estruturais, térmicas e mecânicas. No primeiro capítulo, avaliou-se a liquefação catalisada por ácido da lignina Kraft, observando que a adição de 6 wt.% de H₂SO₄ resultou em poliol com maior rendimento e massa molar, além de menor teor de umidade, possibilitando a obtenção de espumas, microestrutura celular mais uniforme, maior estabilidade térmica e elevação da temperatura de transição vítrea. No segundo capítulo, investigou-se o efeito da expansão sob confinamento em diferentes níveis (livre, 12,5% e 25%), verificando-se aumento de densidade e redução do tamanho celular, acompanhados de maior organização supramolecular. Essas alterações estruturais refletiram em expressivo aprimoramento das propriedades mecânicas, com incremento de até ~1295% na resistência à compressão e ~2874% no módulo de armazenamento, além da redução de até 60% na absorção de água e aumento de 10 °C na Tg. No terceiro capítulo, estudou-se a incorporação de nanocristais de celulose (CNC) em concentrações entre 0,2% e 0,8%, sendo observada, para 0,2% e 0,4%, a formação de interações favoráveis com a matriz poliuretânica, resultando em microestruturas celulares mais homogêneas, aumento da Tg e elevação da estabilidade térmica (282–285 °C em comparação a 272,6 °C da espuma de referência). Concentrações superiores levaram à aglomeração dos nanocristais e à consequente perda de desempenho. Em conjunto, os resultados evidenciam que a modificação química da lignina, o controle das condições de expansão e a incorporação de reforços nanocelulósicos configuram estratégias complementares e eficazes para o desenvolvimento de espumas rígidas de poliuretano com poliol de lignina, com propriedades ajustáveis e potencial aplicação em substituição a materiais petroquímicos.