Reciclagem química do poli (tereftalato de etileno), através de alcoólise, para obtenção e utilização do poliol na síntese de poliuretanas

Abstract

Resumo: Um dos grandes problemas atuais de todo planeta é a destinação dos resíduos sólidos urbanos devido aos grandes volumes ocupados por estes. Em geral, o lixo brasileiro possui, em sua composição, cerca de 20% de plásticos dentre eles encontrase o poli(tereftalato de etileno) (PET). Neste trabalho, foi estudada a reciclagem química do PET (virgem e reciclado) via alcoólise com dietilenoglicol (DEG) como nucleófilo. O sistema foi catalisado com metassilicato de sódio ou acetato de zinco, reações cujas condições como tempo, temperatura e quantidade do catalisador foram variadas utilizando o planejamento estatístico de Taguchi. Os polióis de PET virgem e reciclados obtidos foram analisados por análise de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear (13C e 1 H), calorimetria exploratória diferencial (DSC), cromatografia de permeação em gel (GPC), análise termogravimétrica (TGA) e por índice de hidroxila (IOH). Foi observado comparando os catalisadores que houve equivalência em relação aos rendimentos e massas molares dos produtos. As condições de reação mais favoráveis foram temperatura de 210ºC, 5h, relação PET:DEG 1:3 e teor de catalisadores 3% (m/m). O poliol obtido a partir destas condições foi reproduzido em grande quantidade e, a partir dele, foram produzidos materiais uretânicos na forma de elastômeros e adesivos Na segunda parte do trabalho, foram realizados os estudos de síntese de elastômeros de poliuretanos derivados das misturas de polióis polibutadieno líquido hidroxilado e PET reciclado (nas proporções 80%:20% e 50%:50:% PBLH:PET, proporções referentes ao equivalente de hidroxilas) e o diisocianato tolueno (TDI). Os elastômeros foram caracterizados termicamente por TGA e DSC, e mecanicamente pelo ensaio de tração. Dentre os resultados obtidos comparando-os com um branco de PBLH puro com o ensaio de tração estas amostras apresentaram aumento do módulo de Young por sua vez aumentaram sua rigidez. Na terceira parte do projeto, o poliol utilizado na síntese de adesivos, nas composições de 10,20 e 30% de TDI livre com DEG ou GLY (glicerina). Os adesivos foram aplicados em corpos de prova (madeira Pinus sp), que foram analisados de acordo com a norma ATSM D 2339-98. O ensaio de cisalhamento indicou que os adesivos com menor teor de TDI livre (10%) foram os adesivos que melhor aderiram a corpo de prova. Palavra-chave: poli(tereftalato de etileno), reciclagem química, elastômeros, adesivos, poliuretanos.

Abstract: One of the major current issues that most concerns the nations and the planet authorities is the destination of municipal solid waste due to the large volume occupied by these. In general, the Brazilian solid waste has in its composition, about 20% of plastics, and among those, the poly (ethylene terephthalate) can be found. In this work, the chemical recycling of PET (virgin and recycled) was studied, making the alcoholysis reaction using the DEG (diethylene glycol) as a nucleophile. The reaction system was catalyzed with sodium metasilicate or zinc acetate, which the proportions of time, temperature and amount of the catalyst were varied using the statistical planning Taguchi. The polyol made of PET virgin and recycled were analized by spectroscopy in the infrared (FITR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C and 1 H) (NMR), differential scanning calorimetry (DSC), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA ) and by hydroxyl number (IOH). It was observed that compared the catalysts, there was a equivalence between the yield and the molar masses of products. The reaction condition that had the most favorable result were the following: temperature of 210 ° C, time of 5 hours, ratio PET: DEG 1: 3 and the proportions of catalysts of 3% (w/w). The polyol has been reproduced in large quantities and from it, the urethane materials were produced in the form of elastomers and adhesive. In the second part of the project, the studies of the synthesis of elastomeric polyurethanes derived from the polyol mixtures polybutadiene hydroxylated liquid and recycled PET were performed (in the ratio of 80%: 20% and 50%: 50% PBLH:PET referring to the equivalent hydroxyls and toluene diisocyanate (TDI)). The elastomers were characterized thermally by TGA and DSC and mechanically by the tensile test. Among the results and comparing them with an elastomer made only of PBLH, the tensile test show that the Young's module was increased and as consequence, an increase of the stiffness was observed. In the third part of the project, the recycled PET polyol was used in the production of adhesives, with compositions of 10, 20 and 30% free TDI with DEG or GLY (glycerin). The adhesive were poured onto the faces of the wood (Pinus sp) cut to size accordingly to the norm ASTM D 2339-98. The shear test indicated that the adhesive with less free TDI content (10%) were the ones that best adhere to wood. Key-words: poly (ethylene terephthalate), chemical recycling, elastomers, adhesives, polyurethanes.