Desenvolvimento de resina poliuretânica para aplicação flexográfica

Abstract

No presente trabalho, foram sintetizados diferentes poliuretanos termoplásticos (TPUs) via polimerização em etapas, na qual ocorreu a pré-reação de um difenilmetileno diisocianato (MDI) e um poliol poliéter, o qual foi chamado de Poliol #2 em presença de um catalisador organometálico. Para a realização da etapa de extensão, foram empregados diferentes extensores de cadeia e solventes, visando avaliar e obter o melhor TPU para aplicação flexográfica, onde estas resinas são utilizadas no preparo de tintas cujo uso é amplo na produção de embalagens alimentícias. Os produtos obtidos foram caracterizados por meio de análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR), cromatografia de permeação em gel (GPC), diferentes testes de viscosidade (Brookfield, Gardner), densidade, e testes de reologia. Análises de GPC confirmaram a obtenção de massas molares dentro do esperado para TPUs. Os resultados dos testes de comportamento reológico de fluido proporcionaram um melhor entendimento das propriedades das resinas produzidas, possibilitando a realização da ampliação de escala para um reator com capacidade volumétrica de 2 litros. Além disso, foram avaliados os efeitos de temperatura e tempo de reação para definição das melhores condições operacionais. Para verificação do tempo de reação foram realizadas análises no infravermelho para visualização do consumo de grupos NCO, e titulometria com n-butilamina. Os efeitos da temperatura foram avaliados por DSC e possibilitaram o conhecimento a temperatura de transição vítrea (Tg) dos polímeros, além de confirmar que as matérias- primas empregadas aumentaram a estabilidade térmica da parte flexível das cadeias poliméricas, não havendo ocorrência de temperatura de transição vítrea abaixo da temperatura ambiente. As amostras sintetizadas a 80 ºC apresentaram os melhores resultados de resistência química e mecânica, confirmados pelos testes de aplicação onde, quatro resinas de TPU possibilitaram a obtenção de tintas que apresentaram resistência química e mecânica superior à resistência da tinta padrão produzida industrialmente, a qual foi utilizada como comparativo, indicando potencial para uso.<br>

Abstract : In the present work, different thermoplastic polyurethanes (TPUs) were synthesized via step polymerization in which the pre-reaction of a diphenylmethylene diisocyanate (MDI) and a polyether polyol was carried out, called Polyol #2 in the presence of an organometallic catalyst. In order to perform the extension step, different chain extenders and solvents were used to evaluate and obtain the best TPU for flexographic application, where these resins are used in the preparation of paints which is widely used in the production of food packaging. The products obtained were characterized by means of infrared spectroscopy (FTIR), gel permeation chromatography (GPC), different viscosity tests (Brookfield, Gardner), density, and rheology tests. GPC analyzes confirmed the obtaining of molar masses as expected for TPUs. The results of the tests of rheological behavior of the fluid provided a better understanding of the properties of the resins produced, allowing the realization of scale-up for a reactor with volumetric capacity of 2 liters. In addition, the effects of temperature and reaction time were evaluated to determine the best operating conditions. To verify the reaction time, infrared analyzes were performed to visualize the consumption of NCO groups and titrations with n-butylamine. The effects of the temperature were evaluated by DSC and allowed to know the glass-transition temperature (Tg) of the polymers, confirming that the raw materials employed increased the thermal stability of the flexible part of the polymer chains with no occurrence of glass transition temperature below the room temperature. The products synthesized at 80 ºC presented the best results of chemical and mechanical resistance, confirmed by the application tests where four TPU resins allowed to obtain paints that presented chemical and mechanical resistance superior than one industrially produced standard paint, which was used as comparative, indicating potential for use.