Síntese de poliésteres a partir do ácido 2,5-furanodicarboxílico

Abstract

O crescente interesse no desenvolvimento de produtos químicos baseados em recursos renováveis conduziu ao desenvolvimento de um grupo vasto de novos materiais poliméricos, entre os quais, os polímeros derivados de compostos furânicos 2,5-disubstítuidos, como o ácido 2,5-furanodicarboxílico (AFD) representam um grupo particularmente interessante. O objectivo principal deste trabalho é a preparação e a caracterização de uma série de poliésteres baseados no AFD e em diversos dióis, e comparar as suas características mais relevantes com as dos materiais análogos preparados a partir do ácido tereftálico. Foram sintetizados poliésteres derivados do AFD e de vários dióis, nomeadamente, o etilenoglicol, a hidroquinona, o isosorbido e o1,4- di(hidroximetil)benzeno, por policondensação em solução ou por policondensação interfacial utilizando como intermediários o dicloreto de 2,5-furanodicarbonilo (ClFD) com os dióis acima mencionados; ou por por politransesterificação, utilizando como intermediário o 2,5- furanodicarboxilato de bis(hidroxietilo), (FDEtOH). Os materiais obtidos foram detalhadamente caracterizados por RMN de 1H e 13C, FTIR, difracção de raios-X e análise elementar, e as suas propriedades térmicas analisadas por TGA e DSC. Os poliésteres furânicos obtidos demonstraram em todos os casos elevada estabilidade térmica, (até ~300 ºC) e os valores da temperatura de transição vítrea variaram consideravelmente com a natureza do diol usado. Destaca-se em particular o poli(2,5-furanodicarboxilato de etileno) PEF, que apresenta propriedades ao nível da sua estabilidade térmica Tdi (300 ºC), cristalinidade e o padrão de curvas DSC com Tg de 80 ºC, Tc de 165 ºC e Tf de 215 ºC, similares ao seu homólogo derivado da petroquímica, o poli(tereftalato de etileno), confirmando assim o carácter promissor destes materiais como potenciais alternativas aos derivados da petroquímica.

ABSTRACT: The growing interest in the devlopment of new chemicals cased on renewable resources has led to the development of a new realm of polymeric materials, among which, those derived from 2,5-disubstituted furan derivatives as the 2,5-furanedicarboxilic acid (AFD), represents a particularly interesting group. The main goal of this work is to prepare and thoroughly characterize a series of polyesters based on FDA and several diols and to compare their main properties with those of their counterparts prepared from terephthalic acid. Polyesters derived from AFD and several diols, such as ethylene glycol, hydroquinone, isosorbide and 1,4-phenylenedimethanol, have been prepared by solution polycondensation, or by interfacial polycondensation, using the 2,5-furanedicarbonyl dichloride and the refered diols; or by polytransesterification of bis(hydroxyethyl) 2,5-furane dicarboxylate. The obtained materials were thoroughly charactherised by 1H and 13C NMR, FTIR, X-ray and elemental analyses and their thermal features were mesuared by TGA, DSC. The furanic polyesters obtained have shown high thermal stability (up to~300ºC) and glass transition temperatures varied considerably with the nature of the diol It is worth to emphasise poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate), PEF, which showed general properties, such as its thermal stability Tdi (around to 300 ºC), cristalinity and DSC patterns, with a Tg of 80 ºC, Tc of 165ºC and melting temperature of 215 ºC, similar to those reported for its petrochemical homologue, poly(ethylene therephthalate), confirming the promising properties of these materials as potential alternatives to those derived from fossil resources.