Desenvolvimento e caracterização de solventes aquosos para a dissolução de celulose: reologia e comportamento de fase

Duarte, Hugo Manuel Matias

http://hdl.handle.net/10400.1/7056

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Authors

Duarte, Hugo Manuel Matias

Advisor(s)

Romano, Anabela

Medronho, Bruno

Abstract(s)

A celulose é o polímero natural mais abundante no mundo com variadíssimas aplicações. No entanto, algumas destas aplicações envolvem, em determinada fase, a dissolução da celulose. Por diferentes razões, esta é normalmente uma tarefa complicada. Os métodos tradicionais de dissolução têm importantes limitações especialmente relacionadas com razões económicas ou de impacto ambiental e, portanto, surge a necessidade de encontrar alternativas mais sustentáveis para estes processos agressivos. O desenvolvimento de alternativas mais económicas e amigas do ambiente é portanto matéria de elevado interesse para a indústria. Com este propósito em mente, nós pretendemos desenvolver e caracterizar novos solventes aquosos para a dissolução da celulose baseando-nos numa análise critica das interações intermoleculares e mecanismos envolvidos. Desta forma, neste trabalho começamos por caracterizar um sistema aquoso baseado num liquido iónico (anteriormente desenvolvido pelo grupo) de duas qualidade diferentes e concluímos que, muito provavelmente, o solvente de qualidade técnica não é eficaz devido à presença de excesso de iões, nomeadamente de brometo, que sugerimos que complexa os catiões do solvente diminuindo a sua eficiência global. Este estudo preliminar despoletou a análise do efeito de diferentes sais na performance de dissolução do referido solvente. A reologia e o comportamento de fase foram estudados e verificou-se que pequenas quantidades de sal são suficientes para tornar um bom solvente num mau solvente para a dissolução de celulose. Interessante foi o facto de os sistemas seguirem aparentemente a serie de Hofmeister em que os iões mais cosmotrópicos apresentaram maior influência quer na viscosidade quer na separação de fases. O solvente foi também avaliado tendo em conta o seu efeito degradativo na celulose. O grau de polimerização foi estimado através da viscosidade intrínseca das soluções e concluímos que o solvente é praticamente inerte independentemente de variarmos o tempo de exposição do solvente à celulose, rácio solvente/co-solvente ou até o agente coagulante. Finalmente, iniciamos a síntese de alguns sistemas baseados no nosso liquido iónico. Apesar de nenhum dos sistemas dissolver a celulose (celulose modelo, polpa ou pretratada) de forma satisfatória, os resultados são bastante positivos. No futuro terão de ser desenvolvidos melhores processos de purificação para que os compostos sintetizados aumentem a sua performance.