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Authors
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Abstract(s)
Primarily, with the industrial advances that have taken place around the globe since the beginning of the 19th century, many industries have faced various challenges, such as the footwear industry, specifically in producing polyurethane prepolymers. Synthetic raw materials, namely the substitution of petroleum-derived polyols, aromatic isocyanates, and organic solvents, are challenges to overcome. This work aims to develop more sustainable polyurethane products, namely focusing on prepolymers with a high bio- based content (greater than 50%), free of organic solvents, following current legislation, to act as adhesives/binders in cork composites to be used in shoe insoles. The work was divided into two stages, including an initial screening to define the prepolymers’ synthesis conditions (catalyst content, NCO/OH molar ratio, NCO content, ionic nature of the prepolymer) followed by the refinement of the formulations replacing a reference
synthetic polyol (PCL2000) by diverse bio-based counterparts (Priplast1838, Priplast 3238, Emerox 14550 and Emerox 14803). Based on the obtained chemical and physical characterisation of the prepolymers (NCO content determination standard, ASTM D2572-97, and Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR), in the performed initial screening it was observed that the samples prepared at 5% NCO content samples showed
instability during the time, leading to a progressive reduction in the NCO content and the intensity of the NCO peak analysed by FTIR, in contrast, to the 20% NCO content samples that maintained stable. In the refinement phase of the formulations, the obtained results indicated the stability of the NCO content values and the FTIR NCO peak intensity over time, emphasising the durability and stability of the produced prepolymers. To note also that all these formulations contained a bio-based content greater than 50%. The cork-based composites were prepared and mechanically tested, specifically, those prepared with the prepolymers developed at the refinement stage. In particular, the formulations based on Emerox 14803 polyol showed the most promising results, for use in shoe insoles, showing good flexibility and resistance.
Primordialmente, com os avanços industriais que ocorreram em todo o mundo desde o início do século XIX, muitas indústrias enfrentaram vários desafios, como a indústria do calçado, especificamente na produção de pré-polímeros de poliuretano. As matérias- primas sintéticas, nomeadamente a substituição dos polióis derivados do petróleo, os isocianatos aromáticos e os solventes orgânicos, são desafios a ultrapassar. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de novos produtos de poliuretano mais sustentáveis, nomeadamente foca-se nos pré-polímeros com elevado conteúdo de base biológica (superior a 50%), isentos de solventes orgânicos, seguindo a legislação em vigor, para atuarem como adesivos/ligantes em compósitos de cortiça a utilizar em palmilhas de calçado. O trabalho foi dividido em duas fases, incluindo uma triagem inicial para definir as condições de síntese dos pré-polímeros (conteúdo de catalisador, razão molar de NCO/OH, conteúdo de NCO, natureza iónica do pré-polímero), seguida do refinamento das formulações, substituindo um poliol sintético de referência (PCL2000) por diversos homólogos de base biológica (Priplast 1838, Priplast 3238, Emerox 14550 e Emerox 14803). Com base nos resultados da caracterização química e física dos pré- polímeros (norma para determinação do conteúdo de NCO, ASTM D2572-97, e espetroscopia de infravermelhos por transformada de Fourier, FTIR), na triagem inicial realizada, observou-se que as amostras preparadas com 5% de conteúdo de NCO mostraram instabilidade ao longo do tempo, levando a uma redução progressiva do conteúdo de NCO e da intensidade do pico de NCO analisado por FTIR, ao contrário, das amostras com 20% de conteúdo de NCO que mantiveram-se estáveis. Na fase de refinamento das formulações, os resultados obtidos indicaram a estabilidade dos valores do conteúdo de NCO e da intensidade do pico de NCO por FTIR ao longo do tempo, enfatizando a durabilidade e a estabilidade dos pré-polímeros produzidos. De notar também que todas estas formulações continham um conteúdo de base biológica superior a 50%. Os compósitos à base de cortiça foram preparados e testados mecanicamente, nomeadamente os preparados com os pré-polímeros desenvolvidos na fase de refinamento. Em particular, as formulações à base do poliol Emerox 14803 foram as que apresentaram resultados mais promissores, para utilização em palmilhas de calçado, apresentando boa flexibilidade e resistência.
Primordialmente, com os avanços industriais que ocorreram em todo o mundo desde o início do século XIX, muitas indústrias enfrentaram vários desafios, como a indústria do calçado, especificamente na produção de pré-polímeros de poliuretano. As matérias- primas sintéticas, nomeadamente a substituição dos polióis derivados do petróleo, os isocianatos aromáticos e os solventes orgânicos, são desafios a ultrapassar. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de novos produtos de poliuretano mais sustentáveis, nomeadamente foca-se nos pré-polímeros com elevado conteúdo de base biológica (superior a 50%), isentos de solventes orgânicos, seguindo a legislação em vigor, para atuarem como adesivos/ligantes em compósitos de cortiça a utilizar em palmilhas de calçado. O trabalho foi dividido em duas fases, incluindo uma triagem inicial para definir as condições de síntese dos pré-polímeros (conteúdo de catalisador, razão molar de NCO/OH, conteúdo de NCO, natureza iónica do pré-polímero), seguida do refinamento das formulações, substituindo um poliol sintético de referência (PCL2000) por diversos homólogos de base biológica (Priplast 1838, Priplast 3238, Emerox 14550 e Emerox 14803). Com base nos resultados da caracterização química e física dos pré- polímeros (norma para determinação do conteúdo de NCO, ASTM D2572-97, e espetroscopia de infravermelhos por transformada de Fourier, FTIR), na triagem inicial realizada, observou-se que as amostras preparadas com 5% de conteúdo de NCO mostraram instabilidade ao longo do tempo, levando a uma redução progressiva do conteúdo de NCO e da intensidade do pico de NCO analisado por FTIR, ao contrário, das amostras com 20% de conteúdo de NCO que mantiveram-se estáveis. Na fase de refinamento das formulações, os resultados obtidos indicaram a estabilidade dos valores do conteúdo de NCO e da intensidade do pico de NCO por FTIR ao longo do tempo, enfatizando a durabilidade e a estabilidade dos pré-polímeros produzidos. De notar também que todas estas formulações continham um conteúdo de base biológica superior a 50%. Os compósitos à base de cortiça foram preparados e testados mecanicamente, nomeadamente os preparados com os pré-polímeros desenvolvidos na fase de refinamento. Em particular, as formulações à base do poliol Emerox 14803 foram as que apresentaram resultados mais promissores, para utilização em palmilhas de calçado, apresentando boa flexibilidade e resistência.
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Keywords
Bio-based Footwear Composites Prepolymer Polyurethane