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Título: Simulação por dinâmica molecular de um trímero de poliuretano em solventes orgânicos e em água
Autor(es): Ambrozio, Stêner Romanel
Orientador: Silva Filho, Eloi Alves da
Data do documento: 27-Mar-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas de milhares) unidades de repetição denominadas meros, ligadas por ligação covalente. Poliuretano (PU) é formado por unidades orgânicas de isocianatos e álcoois. A alta demanda de produção requer meios de reciclagem deste polímero. O estudo da interação de moléculas de poliuretano com solventes é de interesse acadêmico uma vez que esse estudo pode contribuir para novos processos envolvendo o poliuretano. O d-limoneno é um solvente orgânico quimicamente verde, e, estudá-lo como uma alternativa de solvente e comparar com outros solventes é relevante. Métodos computacionais são uma boa alternativa para estudo de propriedades diversas de materiais, pois, permitem construir e investigar em nível molecular. Além disso, podem ser empregados previamente à realização de experimentos em laboratório, ou após os experimentos, buscando confirmar e/ou elucidar os resultados encontrados. Uma metodologia bastante empregada no estudo de sistemas diversos é a Dinâmica Molecular (DM), que possibilita estudar interações em nível atômico. Este trabalho teve por objetivo simular computacionalmente a Dinâmica Molecular de um trímero de poliuretano a base de MDI e Etilenoglicol em: d-limoneno, água, benzeno e tolueno e comparar os resultados. Os resultados de raio de giro e RMSD mostraram que a molécula de TPU (Trímero de poliuretano) apresenta mudança de conformação significativa nos solventes estudados, principalmente no tolueno. Isto pode ser explicado pelo fato da molécula de TPU apresentar sítios polares e apolares, fazendo com que exista grande quantidade de atrações e repulsões nos solventes. Além disso, a molécula de TPU não apresenta tamanho considerável, desta forma seu centro de massa pode ser deslocado com certa facilidade. As análises energéticas mostram que no sistema 1 as interações da molécula TPU com a água são mais favoráveis que nos demais solventes orgânicos. Nos solventes orgânicos a molécula de TPU tem comportamento parecido. O dlimoneno pode ser indicado como solvente utilizado em meios reacionais contendo moléculas de poliuretano, pois, a molécula de TPU apresenta propriedades parecidas com as apresentadas em benzeno e tolueno. Além disso o d- limoneno apresenta a vantagem de ser um solvente quimicamente verde e possuir maior ponto de ebulição que os demais solventes, permitindo alcançar temperaturas mais elevadas em processos reacionais.
Polymer is a macromolecule composed of many (tens of thousands) of repeating units called meros, attached by covalent bond. Polyurethane (PU) is formed by organic units of isocyanates and alcohols. The high production demand requires means of recycling this polymer. The study of the interaction of polyurethane molecules with solvents is of academic interest since this study may contribute to new processes involving polyurethane. D-limonene is a chemically green organic solvent, and studying it as a solvent alternative and comparing it with other solvents is relevant. Computational methods are a good alternative for the study of diverse properties of materials, since they allow to construct and investigate at the molecular level. In addition, they can be used prior to conducting experiments in the laboratory, or after the experiments, seeking to confirm and / or elucidate the results found. A methodology widely employed in the study of diverse systems is the Molecular Dynamics (DM), which makes it possible to study interactions at the atomic level. The objective of this work was to simulate the Molecular Dynamics of a polyurethane trimer based on MDI and Ethylene Glycol in d-limonene, water, benzene and toluene, and to compare the results. The results of spinning radius and RMSD showed that the TPU molecule presents a significant conformation change in the solvents studied, mainly in toluene. This can be explained by the fact that the TPU molecule presents polar and nonpolar sites, causing a great amount of attractions and repulsions in the solvents. In addition, the TPU molecule does not have considerable size, so its center of mass can be moved with some ease. The energy analyzes show that in system 1 the interactions of the TPU molecule with water are more favorable than in other organic solvents. In organic solvents the TPU molecule behaves similarly. The d-limonene can be indicated as solvent used in reactive media containing polyurethane molecules, because the TPU molecule has properties similar to those presented in benzene and toluene. In addition, d-limonene has the advantage of being a chemically green solvent and having a higher boiling point than other solvents, allowing higher temperatures to be achieved in reaction processes.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7351
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