Síntese e caracterização de adesivos de lignina kraft de eucalipto

Abstract

A lignina é obtida em larga escala em todo o mundo como subproduto da polpação da madeira, e tem sido objeto de diversas pesquisas com intuito de aumentar o seu valor agregado. Uma das alternativas seria a utilização da lignina em adesivos fenólicos para madeira. Entretanto, devido à baixa reatividade da lignina Kraft de eucalipto com o formaldeído, há necessidade de estudos envolvendo síntese de adesivos à base desse tipo de lignina. Objetivou-se neste trabalho sintetizar e caracterizar adesivo de lignina Kraft de eucalipto. A lignina foi obtida da precipitação do licor negro gerado no processo de polpação Kraft de eucalipto. Foram feitas análises de pH, cor e infravermelho da lignina Kraft. Na síntese dos adesivos a lignina Kraft foi utilizada como substituto parcial do fenol nas formulações do adesivo (30; 40; 50 e 60% em massa). Foi também sintetizado adesivo fenol formaldeído sem lignina como testemunha. Os adesivos foram preparados por reação do fenol e da lignina Kraft com o formaldeído e metanol na presença de um catalisador alcalino a altas temperaturas. Utilizou-se extensores à base de amido com o objetivo de melhorar as propriedades básicas. Os adesivos extendidos e não extendidos tiveram suas propriedades básicas mensuradas, e posteriormente foram confeccionadas juntas coladas para a avaliação da linha de cola. Foi avaliada a resistência da linha de cola segundo recomendações contidas na Norma ASTM D-2339 2008 (2011). Essa avaliação foi realizada em dois estados, após aclimatação (20o C e 65% UR) e após 24 horas de imersão em água. Após o teste de ruptura foi analisada a falha na madeira, seguindo critérios estabelecidos pela ASTM D-3110 (ASTM, 1994). As propriedades básicas dos adesivos apresentaram diferenças, entretanto o valor de resistência da linha de cola para os adesivos sem extensores não apresentaram diferença significativa até 50% de substituição. Após imersão em água, os adesivos com maiores níveis de substituições de lignina, apresentaram queda nos valores de resistência da linha de cola, mostrando uma alta susceptibilidade à umidade dos adesivos com lignina em sua composição. As resistências encontradas para os adesivos sintetizados à base de lignina, de modo geral, foram similares ao adesivo fenol formaldeído.

Lignin is obtained on a large scale around the world, as a byproduct of the wood pulping. It has been the subject of several studies aiming to increase its value. One alternative would be the use of lignin in adhesives phenolic for wood. However, due to the low reactivity of Kraft lignin Eucalyptus with formaldehyde, there is the need of studies involving synthesis of adhesives based of this lignin type. The objective of this study was to synthesize and characterize Kraft adhesive lignin of Eucalyptus. Lignin was obtained from the precipitation of black liquor generated in the process of Kraft pulping of Eucalyptus. Analysis of pH, color and infrared of Kraft lignin were made. In the synthesis of adhesives, Kraft lignin was used as a partial substitute of phenol in the adhesive formulations (30; 40; 50 and 60 % by mass). It was also synthesized phenol formaldehyde adhesive without lignin as a witness. The adhesives were prepared by reaction of the Kraft lignin and phenol with formaldehyde and methanol in the presence of an alkaline catalyst at high temperatures. It was used starch-based extensors with the objective of improved basic properties. The adhesives extended and not extended, had their basic properties measured and subsequently were prepared glued joints for evaluating the glue line. The strength of the glue line was evaluated according to recommendations in ASTM D-2339 2008 (2011). This review was conducted in two states after acclimatization (20o C and 65% RH) and after 24 hours of immersion in water. After the burst test was analyzed the wood failure using criteria established by the ASTM D-3110 (ASTM, 1994). The adhesives basic properties showed differences, however, the resistance value of the glue line for adhesives without extensors showed no significant difference until 50 % substitution. After immersion in water, the adhesives with higher levels of lignin substitutions, decreased resistance values in the glue line, showing a high susceptibility to moisture of adhesives with lignin in its composition. The resistances found for synthesized adhesives based on lignin, generally were similar to phenol formaldehyde adhesive.