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dc.contributor.authorRodrigues, Jéssica de Souza
dc.date.accessioned2023-02-24T18:07:14Z
dc.date.available2023-02-24T18:07:14Z
dc.date.issued2023-02-01
dc.identifier.citationRODRIGUES, Jéssica de Souza. Fracionamento de lignina proveniente do processo kraft para obtenção de frações com diferentes massas molares e aplicação em materiais funcionais: espumas de carbono.. 2023. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17414.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17414
dc.description.abstractThis thesis has three main objectives: (i) To describe an efficient fractionation method for Kraft lignin (KL) to extract large amounts of low molecular weight lignin, which indicates the presence of a higher content of phenolic hydroxyl groups; (ii) Select KL fractions as a partial substitute for phenol in the synthesis of phenolic resins and correlate their structure-property; (iii) To describe an efficient route for the synthesis of carbon foams (CF) derived from KL fractions by thermal decomposition of a polyurethane (PU) sacrificial mold. The KL from Eucalyptus urograndis wood was refined by the ethyl acetate (EtOAc) fractionation process. The lignin-phenol-formaldehyde (LPF) resins were formulated replacing 25 and 50% of the phenol by fractionated lignin. The lignin used were KL, fraction of KL insoluble in EtOAc (LFIns) and fraction of KL soluble in EtOAc (LFSol). LFSol and LFIns fractions were analyzed for composition, functional group content and thermal properties. The structure-property correlation of the CF produced by the partial replacement of phenol by KL, and its fractions (LFSol and LFIns) was also analyzed. For this, the CF produced were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and electrochemical measurements. Gel Permeation Chromatography (GPC) results indicated that lower molecular weight lignin fractions (LFSol) showed greater solubility in EtOAc. The total hydroxyl group content (by 31P NMR) of the LFSol fraction increased to 4.73 mmol.g-1 after fractionation. The phenolic resin based on LFSol-derived monomers showed adhesion resistance, glass transition temperature and thermal stability with values close to commercial phenolic resins. The better homogeneity of the LPF resin produced from LFSol, with 25% phenol replacement, resulted in adhesion properties similar to the control resin (2.58±0.13 and 2.38±0.23 MPa for the samples control and LFSol, respectively). On the other hand, FLSol can directly replace 15% of the commercial FF resin (corresponding to >30% phenol replacement) showing similar adhesive performance (4.71±0.22 and 4.56±0.43 MPa for the control and LFSol samples, respectively) compared to the commercial control and significantly superior to LFIns (3.38±0.20 MPa) and KL (3.59±0.23 MPa). The results indicated that the foam synthesized with LFSol had very similar properties to the control resin with 100% phenol. The potential of LFSol for application as an electrochemical sensor was also demonstrated, with good selectivity for the detection of hydroquinone in water.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiorrefinariapor
dc.subjectLignina Krafteng
dc.subjectKraft Lignineng
dc.subjectFracionamentopor
dc.subjectResinas fenólicaspor
dc.subjectEspumas de carbonopor
dc.subjectCarbon Foamseng
dc.subjectBiorefineryeng
dc.subjectPhenolic Resinseng
dc.subjectFractionationeng
dc.titleFracionamento de lignina proveniente do processo kraft para obtenção de frações com diferentes massas molares e aplicação em materiais funcionais: espumas de carbono.por
dc.title.alternativeFractionation of kraft lignin to obtain fractions with different molar mass and application in functional materials: carbon foams.eng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Botaro, Vagner Roberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2907189124654066por
dc.description.resumoEssa tese é composta por três objetivos principais: (i) Descrever um método eficiente de fracionamento da lignina Kraft (LK) para extrair grandes quantidades de lignina de baixa massa molar, o que indica a presença de maior conteúdo de grupos hidroxilas fenólicos; (ii) Selecionar frações de LK como substituto parcial de fenol na síntese de resinas fenólicas e correlacionar sua estrutura-propriedade; (iii) Descrever uma rota eficiente para a síntese de espumas de carbono (EC) derivadas de frações da LK por decomposição térmica de um molde de sacrifício de poliuretano (PU). A LK da madeira de Eucalyptus urograndis foi refinada pelo processo de fracionamento em acetato de etila (AcEt). As resinas lignina-fenol-formaldeído (LFF) foram formuladas substituindo 25 e 50% do fenol pela lignina fracionada. As ligninas empregadas foram LK, fração de LK insolúvel em AcEt (FLIns) e fração de LK solúvel em AcEt (FLSol). As frações FLSol e FLIns foram analisadas quanto à composição, conteúdo de grupos funcionais e propriedades térmicas. Também foi analisada a correlação estrutura-propriedade da EC produzida pela substituição parcial do fenol por LK, e suas frações (FLSol e FLIns). Para isso as EC produzidas foram caracterizadas por análise termogravimétrica, difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), Brunauer-Emmett-Teller (BET) e medidas eletroquímicas. Os resultados da Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) indicaram que as frações de lignina de menor massa molar (FLSol) apresentaram maior solubilidade em AcEt. O conteúdo total de grupos hidroxila (por 31P NMR) da fração FLSol aumentou para 4,73 mmol.g-1 após o fracionamento. A resina fenólica à base de monômeros derivados de FLSol apresentou resistência à adesão, temperatura de transição vítrea e estabilidade térmica com valores próximos às resinas fenólicas comerciais. A resistência a adesão da resina FLSol-25 (150ºC) mostrou um ganho de adesão de 23 e 29% maior em relação a LK-25 e FLIns-25. A melhor homogeneidade da resina LFF produzida a partir de FLSol, com 25% de substituição do fenol, resultou em propriedades de adesão semelhantes à resina de controle (2,58±0,13 e 2,38±0,23 MPa para as amostras controle e FLSol, respectivamente). Por outro lado, a FLSol pode substituir diretamente 15% da resina FF comercial (correspondendo a > 30% de substituição de fenol) mostrando o desempenho adesivo semelhante (4,71±0,22 e 4,56±0,43 MPa para as amostras controle e FLSol, respectivamente) ao controle comercial e significativamente superior ao FLIns (3,38±0,20 MPa) e LK (3,59±0,23 MPa). Os resultados indicaram que a espuma de carbono sintetizada com FLSol apresentou propriedades muito semelhantes à resina controle com 100% de fenol. Também foi demonstrado o potencial do FLSol para aplicação como sensor eletroquímico, com boa sensibilidade para detecção de hidroquinona em água.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-Sopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESpor
dc.description.sponsorshipId88882.427090/2019-01por
dc.description.sponsorshipId88881.622738/2021-01por
dc.description.sponsorshipId2019/19401-1por
dc.publisher.addressCâmpus Sorocabapor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4368023496052703por


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