Desenvolvimento de materiais politérmicos empregando fenóis naturais provenientes do líquido da casca da castanha de caju

Abstract

Devido às preocupações ambientais e sociais relacionadas aos polímeros sintéticos, os estudos sobre a preparação de polímeros derivados de fontes renováveis têm sido explorados pela academia e indústria. Dentro desse contexto, o uso de resíduos da indústria do caju ricos em compostos fenólicos, tais como, o líquido da casca da castanha de caju (LCC) e o seu derivado, o cardanol, na síntese de materiais poliméricos pode ser uma alternativa menos agressiva ao meio ambiente. Este trabalho visa preparar materiais poliméricos empregando fenóis provenientes do LCC. A influência da presença dos fenóis na síntese da polianilina (PAni) nanoestruturada foi avaliada. Materiais híbridos baseados em PAni dopada com cardanol e derivados do grafeno, óxido de grafeno (OG) e óxido de grafeno reduzido (OGR), também foram preparados. Ainda, foi investigada a influência do cardanol e da PAni dopada com cardanol nas propriedades térmicas das resinas benzoxazinas. Os materiais poliméricos foram caracterizados por FTIR, UV-vis, MEV-FEG, MET, DRX, TGA, DSC e metodologia de quatro pontas para determinação de condutividade elétrica. A partir dos resultados, foi constatado que o cardanol e o LCC atuaram como dopantes primários nas sínteses de PAni condutiva (condutividade elétrica na ordem 10-1 S.cm-1). Além disso, o LCC atuou como soft template e plastificante para as sínteses convencionais de nanofibras de PAni dopadas com ácido clorídrico. A metodologia desenvolvida para o preparo de PAni dopada com cardanol combinada tanto com OG quanto com OGR foi capaz de preparar materiais híbridos nanoestruturados e condutores (condutividade elétrica na ordem 100 S.cm-1). Ainda, cardanol e PAni dopada com cardanol foram incorporados a matriz de benzoxazina formando materiais com estabilidade térmica e densidade de reticulação superiores àquelas típicas da resina benzoxazina.

Due to environmetal and social concerns about synthetic polymers, studies on the preparation of polymers based on renewable sources have been explored by academia and industry. In this context, the use of cashew industry residues rich in phenolic compounds, such as cashew nut shell liquid (CNSL) and its derivative, cardanol, in the synthesis of polymeric materials may be a less aggressive alternative to environment. This work aims to prepare polymeric materials using phenols from the CNSL. The influence of phenols in nanostructured polyaniline (PAni) synthesis were evaluated. Hybrid materials based on PAni doped with cardanol and derivatives of graphene, graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), were also prepared. In addition, the influence of cardanol and PAni doped with cardanol on the thermal properties of benzoxazine resins was investigated. The polymeric materials were characterized by FTIR, UV-vis, FESEM, TEM, XRD, TGA, DSC and four-point methodology for determination of electrical conductivity. From these results, it was found that cardanol and CNSL acted as primary dopants in the synthesis of conductive PAni (electrical conductivity in order 10-1 S.cm-1). CNSL acted as soft template and plasticizer for the conventional synthesis of nanofibers PAni doped with hydrochloric acid. The methodology developed for preparation of cardanol doped PAni combined with both GO and rGO was able to prepare conductive (electrical conductivity in order 100 S.cm-1) and nanostructured hybrid materials. Furthermore, cardanol and PAni doped with cardanol were incorporated into the benzoxazine matrix to form materials with thermal stability and crosslink density greater than those of the benzoxazine resin.