Produção de resina fenólica via reação de policondensação do licor negro Kraft integral com reforço de tanino

Abstract

RESUMO: O Licor negro é um subproduto do processo de polpação kraft empregado nas indústrias de papel e celulose. O desvio de uma fração do licor negro para aplicar em outro processo promove uma diminuição na emissão de poluentes e alavanca a sustentabilidade. Dessa forma, precursores alternativos de compostos fenólicos, a saber, licor negro kraft integral e tanino, foram submetidos à uma reação de polimerização por condensação em meio básico, visando a produção de resina fenólica. Dentre os parâmetros reacionais avaliados na produção de resinas fenólicas estão as quantidades relativas de tanino (T), licor negro (L), formaldeído (F) e catalisador (C). A análise estatística apontou o efeito positivo do licor negro na conversão global da reação. No entanto, a quantidade de catalisador foi o fator de maior significância na produção da resina fenólica. Por outro lado, o teor de formaldeído foi o parâmetro de maior influência no desenvolvimento de porosidade e densidade absoluta do material. Por meio da análise estrutural, foi comprovado a predominância de estrutura amorfa da resina, com a presença de picos cristalinos principalmente devido aos reagentes utilizados na etapa de digestão da madeira, como o sulfato de sódio. A espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier apontou a interação dos compostos fenólicos da blenda para a formação de ligações metilênicas decorrente do entrecruzamento da cadeia polimérica. Por fim, a partir da análise morfológica verificou-se que a quantidade de licor negro e tanino influenciaram na distribuição de poros e dinâmica de superfície do material. O aumento do teor de tanino da blenda e a diminuição da quantidade de formaldeído e de catalisador do meio reacional favoreceram a obtenção de um material mais compacto, de superfícies menos incrustadas e mais homogênea

ABSTRACT: Black liquor is a byproduct from the paper and pulping process. In order to promote a decrease in the pollutants emissions and focus on a sustainable environment, a fraction of the black liquor can be retrieved from the process and applied in another one. Thus, alternative precursors of phenolic compounds, as a blend of Kraft black liquor and tannin, were used as a raw material of a condensation polymerization reaction in a basic medium, aiming the phenolic resin production. Among the reaction parameters evaluated, the relative amounts of tannin (T), black liquor (L), formaldehyde (F) and catalyst (C) can be cited. Statistical analysis pointed out the positive effect of black liquor on the overall conversion. Moreover, the amount of catalyst was the most significant factor in the transformation of the raw materials into phenolic resin. On the other hand, the formaldehyde content was the parameter that has the most influence on the material porosity development and its absolute density. Through the structural analysis, the predominance of amorphous structure of the resin was confirmed. However, the diffractogram also shows some crystalline peaks, which were mainly due to the chemicals used in the wood digestion stage, such as sodium sulfate. The infrared absorption spectroscopy with Fourier transform (FTIR) confirmed the phenolic compounds of the blend interaction to form methylene bonds, because of the polymer chain crosslinking. Finally, by the textural and morphological analysis, it was verified that the amount of black liquor and tannin influenced in the materials pore distribution and surface dynamics. An increasing on the blend's tannin content and a decreasing on the amount formaldehyde and catalyst in the reaction medium obtain a more compact material, with less incrusted and more homogeneous surfaces