Estudo do comportamento térmico de resinas fenólicas - base óleo da casca da castanha de caju

Abstract

Neste trabalho é estudada a produção de pós de resinas fenólicas a partir de óleo da casca da castanha do caju (CNSL) com o objetivo de compreender a origem da instabilidade térmica observada nos pós resultantes da moagem das resinas, e propor estratégias para a sua eliminação. Ao nível do processo produtivo da empresa estas resinas fenólicas são comumente obtidas por reação do CNSL e paraformaldeído. A partir do óleo de caju foram produzidos por polimerização catiónica dois tipos de polímeros, com viscosidades diferentes, 18 000cP e 40 000cP, para o fabrico posterior das resinas fenólicas. Através dos dois polímeros de CNSL concluiu-se sobre o papel da viscosidade do mesmos no comportamento da resina fenólica. Como alteração a estas formulações, produziu-se resina fenólica a partir do polímero 18 000cP e com um aldeído diferente, o furfural, de modo a entender como é que a mudança de matéria-prima influencia o comportamento produto. Foi ainda modificada a outra matéria-prima, o CNSL, tendo--se procedido à hidrogenação do seu polímero. Para análise dos polímeros aplicou-se um método de caracterização, a ressonância magnética nuclear de protões (1H NMR) e para análise dos pós de resina fenólica fabricados aplicou-se a percentagem de voláteis a 105°C e 162°C, a percentagem de extraíveis por acetona, a espetroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e o ensaio de determinação da estabilidade térmica. Com as análises efetuadas conclui-se que as alterações efetuadas às formulações das resinas fenólicas originaram resultados positivos, havendo um aumento na estabilidade que não se verificava com polímero de CNSL não alterado e paraformaldeído. Como trabalho futuro, sugerem-se alterações à formulação com polímero de CNSL hidrogenado, como a utilização de furfural ou de aditivos como o ácido bórico ou de eventualmente antioxidantes, de modo a verificar se resolve por completo os problemas de estabilidade.

This dissertation studies the production of powder of phenolic resins made from cashew nutshell liquid (CNSL), with the objective of understanding the source of the thermal instability registered on the resulting powder of the resins, and proposal of strategies for its elimination. In terms of the industrial process of the company, these phenolic resins are mainly made from CNSL and paraformaldehyde. Through cashew nutshell liquid, two types of polymers were produced by cationic polymerization, with different viscosities, 18 000cP and 40 000cP, for posterior production of phenolic resins. By using these two different CNSL polymers, it was possible to understand the influence that the viscosity had on the phenolic resins’ behaviour. As a modification to said formulas, it was produced a phenolic resin with a CNSL polymer of 18 000cP and a different aldehyde, furfural, to understand how this change affects the sample’s behaviour. Lastly, the cashew nutshell liquid was altered through the hydrogenation of its polymer. To analyse the conceived CNSL polymers a method of characterization was applied, the proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) and for the analysis of the phenolic resins’ powders the methods used were the percentage of volatiles at 105°C and 162°C, the percentage of ketone extractables, the Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and the determination of thermal stability of the friction powders. As a result of the application of these methods it was possible to assess the benefits brought by the application of these modifications as the phenolic resins’ powders were more thermically stable when compared to the formulations with non-altered CNSL polymer and paraformaldehyde. As future work, it is suggested alterations to the given formulation of hydrogenated CNSL polymer by using furfural, or additives such as boric acid or even antioxidants, to understand if it’s possible to completely solve the thermal instability problems.