Síntese, dopagem e caracterização das resinas furfurílica e fenol-furfurílica visando a otimização do processamento de carbono vítreo

Abstract

Em função da crescente importância do material carbono vítreo em áreas estratégicas, devido às suas características intrínsecas, tais como menor massa específica e bons valores de condutividades térmica e elétrica, tem se observado vários estudos na busca de novos precursores poliméricos, assim como no ajuste mais sistemático de seu processamento. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo o estabelecimento de rotas de síntese de resinas furfurílica e fenol-furfurílica e suas dopagens com partículas de cobre, visando o processamento de eletrodos de carbono vítreo reticulado (CVR). Neste contexto foram sintetizadas diferentes formulações de resinas furfurílica e fenol-furfurílica a partir da variação dos monômeros – álcool furfurílico, fenol e formaldeído, respectivamente. A confirmação do sucesso das sínteses foi realizada por análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, cromatografia gasosa, análises térmicas por calorimetria exploratória diferencial e medidas dos teores de carbono fixo, que mostram resultados entre 27 e 45% em carbono. Em seguida, estas amostras foram dopadas com um colóide contendo as partículas de cobre. As resinas, com e sem dopagem, foram catalisadas, impregnadas em espumas de poliuretano (PU) e carbonizadas, obtendo-se assim, o CVR. Análises por microscopias óptica e eletrônica de varredura mostram a homogeneidade na impregnação das espumas de PU e a textura uniforme das amostras de CVR. Os resultados de resistência à compressão apresentam os melhores valores para o CVR resultante da carbonização com a resina furfurílica ácida (0,55 MPa).

Due to the growing importance of glassy carbon material in strategic areas, due to its intrinsic characteristics, such as lower density and good thermal and electrical conductivities values, has been observed several studies looking for new polymeric precursors and tighter processing parameters. In this way, this study aims on the establishment of synthesis routes of furfuryl and phenol-furfuryl alcohol resins and their doping with cupper particles, in order to produce reticulated glassy carbon (RGC) electrodes. Inside of this context were synthesized different formulations of furfuryl and phenol-furfuryl alcohol resins by the monomers variation – furfuryl alcohol, phenol and formaldehyde, respectively. The success confirmation of the synthesis has been done by using FT-IR spectroscopy, gas chromatography, thermal analyses by differential scanning calorimetry (DSC) and carbon yield content measurements that present results between 27 and 45% of carbon. After this, the specimens were doped with a colloid contend the copper particles. The doped and non doped resins were catalyzed, impregnated in polyuretane (PU) foams and carbonized, in order to obtain the reticulated glassy carbon. Optical and Scanning Electron Microscopy analysis show the homogeneity of PU foams impregnation and uniform texture of RGC specimens. Compression results present the best values for RGC resulting from the carbonization with furfuryl alcohol acid resin (0,55 MPa).