BR112017019926B1

BR112017019926B1 - Uso de éster de ácido graxo de 1,3-propanodiol

Info

Publication number: BR112017019926B1
Application number: BR112017019926-2A
Authority: BR
Inventors: Bjarne Nielsen; Hans Peter Hentze
Original assignee: Dupont Nutrition Biosciences Aps
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2022-11-01
Also published as: CN113462362A; CA2978991C; GB201509179D0; US20180155595A1; WO2016189090A1; KR20180013871A; JP7323567B2; BR112017019926A2; IL255359A; CN107667157B; US20220064511A1; MY190113A; EP3971258A1; JP2021101025A; CN107667157A; CA2978991A1; EP3303501A1; MX2023009177A; EP3303501B1; ZA201706304B

Abstract

A presente invenção se refere a um material de mudança de fase que é um éster de 1,3-propanodiol em que o éster de 1,3-propanodiol pode ser um monoéster de 1,3-propanodiol ou um diéster de 1,3-propanodiol. A presente invenção ainda se refere à utilização de éster de 1,3-propanodiol como um material de mudança de fase para liberar ou absorver o calor latente durante o derretimento ou cristalização. A presente invenção também descreve a utilização do material de mudança de fase para a utilização em aplicações não alimentares e alimentares.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente invenção se refere a um material de mudança de fase que seja à base de fontes naturais e renováveis e à utilização do material de mudança de fase para as aplicações não alimentares e alimentares.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os Materiais de Mudança de Fase (PCM) são materiais de armazenamento térmico latente que são capazes de absorver e liberar amplas quantidades de calor latente durante o derretimento e cristalização, respectivamente. A transferência de energia térmica ocorre, uma vez que um material é transformado a partir de uma fase sólida para uma fase líquida ou a partir de uma fase líquida para uma sólida. Durante tais mudanças de fase, a temperatura do material de PCM permanece quase constante, assim como o espaço que envolve o material de PCM, o calor que flui através do PCM sendo "aprisionado" dentro do próprio PCM.

[003] Os materiais de mudança de fase (PCMs) armazenam e liberam quantidades significativas de energia térmica durante o derretimento e cristalização. São utilizados para o controle da temperatura em diversas aplicações, tais como no condicionamento de edifícios (por exemplo, o Energain® pela DuPontTM), embalagens, proteção térmica alimentar, eletrônicos, aplicações automotivas, têxteis e vestuário, equipamentos de proteção, armazenamento de energia térmica ou aplicações médicas.

[004] Um amplo intervalo de materiais de mudança de fase inorgânicos e orgânicos é aplicado no presente. Os materiais de mudança de fase inorgânica incluem os sais (por exemplo, o AlCl3, LiNO3, LiF), hidratos de sal (por exemplo, o KF4H2O, LiNO3^3H2O, MgC^6H2O) e diversas misturas eutéticas e não eutéticas (por exemplo, 66,6% de ureia + 33,4% de NH4Br). Os exemplos de materiais de mudança de fase orgânica são as parafinas (por exemplo, o n-hexadecano, n-hexacozano, n-triacontâneo), ácidos graxos (por exemplo, o ácido caprílico, ácido láurico, ácido undecílico), misturas eutéticas de ácidos graxos (por exemplo, 69% de ácido láurico / 31% de ácido palmítico), álcoois monoidroxílicos (por exemplo, o 1-tetradecanol), açúcares (por exemplo, o manitol), cetonas, éteres, amidas, polímeros e ésteres de ácidos graxos (por exemplo, o palmitato de metila, estetilato de butila, diestearato de etileno glicol).

[005] Esta ampla variedade de materiais de mudança de fase é utilizada, uma vez que normalmente são necessárias propriedades muito específicas de PCMs para possibilitar uma aplicação especial. Essas propriedades incluem uma temperatura de derretimento específica, um intervalo estreito de temperatura de derretimento e um calor elevado de fusão para capacidades de armazenamento de energia elevadas. Dependendo da aplicação especial, as propriedades adicionais também desempenham um papel importante, tal como a hidrofilicidade, hidrofobicidade, resistência à chama, biodegradabilidade ou qualidade de grau alimentar.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] O objeto da presente invenção é fornecer uma nova classe de materiais de mudança de fase, que é à base de fontes naturais, renováveis e produzidos de materiais de grau alimentar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[007] Este objeto é solucionado através de um material de mudança de fase que compreende os ésteres de ácido graxo de 1,3- propanodiol. Este objeto ainda é solucionado através da utilização dos ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol como materiais de mudança de fase para liberar ou absorver o calor latente durante o derretimento ou cristalização.

[008]A presente invenção ainda descreve um artigo de regulação de temperatura que compreende um material de mudança de fase, dito material de mudança de fase, pelo menos, sendo o éster de ácido graxo de 1,3- propanodiol. Consequentemente, deve ser entendido que o artigo pode compreender outros materiais de mudança de fase diferentes do éster de ácido graxo de 1,3-propanodiol. Em outra realização, o artigo também pode compreender diferentes ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol, opcionalmente em conjunto com outros materiais de mudança de fase.

[009] Em uma realização adicional, os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol são os monoésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol. Em uma outra utilização, os ésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol são os monoésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol.

[010]Ainda em uma realização adicional, os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol são os diésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol. Ainda em uma utilização adicional, os ésteres de ácidos graxos de 1,3- propanodiol são os diésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol.

[011] Os termos "calor de fusão" e "calor latente" são utilizados de maneira intercambiável no presente.

[012]A presente invenção descreve pela primeira vez uma nova classe de materiais de mudança de fase, que são os ésteres de 1,3- propanodiol de ácidos graxos. Os diésteres de 1,3-propanodiol e os monoésteres de ácidos graxos são totalmente à base de fontes naturais, renováveis e biodegradáveis. São produzidos de materiais brutos de grau alimentar e, por conseguinte, podem ser utilizados como aditivos alimentares, tal como a proteção térmica de ingredientes alimentares.

[013] Os materiais de mudança de fase são conhecidos por liberar e absorver o calor latente durante o derretimento ou cristalização. Os diésteres de 1,3-propanodiol e os monoésteres mostram as propriedades características de PCM, tais como calor latente elevado e intervalos baixos de temperatura de derretimento em contraste com os ésteres de 1,2-propanodiol. Isto é devido à diferença na estrutura molecular dos ésteres de ácidos graxos de 1,2- propanodiol (propileno glicol) e 1,3-propanodiol. A estrutura mais linear de monoésteres de 1,3-propanodiol (Figura 1A, esquerda) possibilita uma embalagem cristalina regular, que comparada aos correspondentes monoésteres de 1,2-propanodiol (Figura 1A, direita) possibilita intervalos mais estreitos de derretimento e calor elevado de fusão necessário para os materiais de mudança de fase. De maneira similar, a estrutura mais linear dos diésteres de 1,3-propanodiol (Figura 1B, esquerda) possibilita uma embalagem cristalina mais regular em comparação com os diésteres de 1,2-propanodiol correspondentes (Figura 1B, direita).

[014] O termo “artigo de regulação de temperatura” deve ser entendido como qualquer artigo que compreenda um material de mudança de fase, como parte de todos os componentes do artigo ou como parte de um ou mais componentes do artigo.

[015] Uma lista não limitante de artigos são os artigos automotivos, tais como os sistemas de refrigeração de motores, os materiais de construção, tais como os painéis de parede, janelas e pisos, os têxteis tais como os casacos, sapatos tais como as solas, equipamentos de proteção, tais como os trajes de bombeiro, artigos para a hipotermia terapêutica, dispositivo elétrico, embalagens alimentares e diferentes formulações alimentares.

[016] Em uma realização, o PCM compreende os diésteres de 1,3-propanodiol. Em outra realização, o PCM compreende os monoésteres de 1,3-propanodiol. Em uma outra realização, o PCM compreende os monoésteres de 1,3-propanodiol e os diésteres de 1,3-propanodiol.

[017] Os ésteres de 1,3-propanodiol são produzidos através da esterificação direta utilizando um excesso de ácidos graxos e 1,3-propanodiol. Após a esterificação, os ácidos graxos livres residuais e o álcool são removidos através da destilação. O éster remanescente pode ser diretamente aplicado ou ainda purificado, por exemplo, através de uma destilação adicional do produto. A título de exemplo, isso poderia ser realizado conforme descrito na publicação WO 2008/123845.

[018] Em uma outra realização, o material de mudança de fase é à base de fontes naturais. Em uma outra utilização, o material de mudança de fase é à base de fontes naturais. No presente, deve ser entendido que o material de mudança de fase é produzido a partir de produtos à base de fontes naturais de maneira ecológica. Por exemplo, o óleo vegetal serve como fonte de ácidos graxos e o 1,3-propanodiol é produzido através da fermentação de xarope de milho (bioseparação de 1,3-propanodiol). Este processo utiliza 40% menos energia do que a produção convencional de 1,3-propanodiol e reduz as emissões de gases de efeito estufa em 20% (referência: http://brew.geo.uu.nl/BREWsymposiumWiesbaden11mei2005/WEBSITEBrewPr esentations51105.PDF).

[019] O 1,3-propanodiol à base de fontes naturais e renováveis pode ser produzido, por exemplo, conforme descrito na publicação WO 1996/035796.

[020]Ainda em uma outra realização, o diéster é um diéster simétrico. Em uma outra utilização, o diéster é um diéster simétrico. O termo “diéster simétrico” deve ser entendido como que os diésteres de ácidos graxos ligados ao 1,3-diol são idênticos. Por conseguinte, é obtido que a molécula se torna simétrica e isso normalmente forma uma embalagem cristalina mais regular.

[021]Ainda em uma outra realização, o diéster é um diéster não simétrico. Em uma outra utilização, o diéster é um diéster não simétrico. O termo “um diéster não simétrico” deve ser entendido que dois diferentes ésteres de ácidos graxos estão ligados a uma molécula do 1,3-diol. Desta maneira, as temperaturas de derretimento podem ser variadas e finamente ajustadas.

[022]Ainda em uma outra realização, o éster 1,3-propanodiol é um monoéster. Desta maneira, a temperatura de derretimento do PCM pode ser reduzida em comparação com os diésteres correspondentes de 1,3- propanodiol.

[023] Em uma outra realização, ditos ésteres compreendem os ácidos graxos que possuem um comprimento de cadeia de 2 a 24 átomos de carbono. Em uma outra utilização, ditos ésteres compreendem os ácidos graxos que possuem um comprimento de cadeia de 2 a 24 átomos de carbono. Ainda em uma outra realização, dito comprimento da cadeia é de 8 a 22 átomos de carbono. Em uma outra utilização, dito comprimento da cadeia é de 8 a 22 átomos de carbono.

[024]Quanto maior for a temperatura de derretimento, maior será o calor latente (vide Tabela 1). Por conseguinte, ao mudar o comprimento da cadeia dos ésteres de ácidos graxos ligados ao 1,3-propanodiol é possível alterar as características do material de mudança de fase. Quanto maior for o comprimento de cadeia dos ésteres de ácidos graxos, maior será a temperatura de derretimento do éster 1,3-propanodiol e mais calor pode ser absorvido e liberado da composição.

[025] Os ácidos graxos podem ser os ácidos graxos saturados e insaturados, tais como, mas não limitados ao ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido capróico, ácido enântico, ácido caprílico, ácido pelargônico, ácido caprídico, ácido undecílico, ácido láurico, ácido tridecílico, ácido mirístico, ácido pentadecílico, ácido palmítico, ácido margarico, ácido esteárico, ácido não adecílico, ácido araquídico, ácido heneicosílico, ácido beénico, ácido tricosílico, ácido lignocérico, ácido a-linolênico, ácido estearidônico, ácido eicosapentaenóico, ácido docosaexaenóico, ácido linoléico, ácido Y—linolênico, ácido diomo—Y—linolênico, ácido araquidônico, ácido docosatetraenóico, ácido palmitolêico, ácido vagínico, ácido paulínico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido gondoico, ácido erúcico, ácido nervônico, ácido de mead.

[026] Em uma realização, os ésteres de ácidos graxos ligados ao 1,3-propanodiol são os ácidos graxos saturados ou insaturados.

[027] Em uma outra realização, os ésteres de ácidos graxos ligados ao 1,3-propanodiol são um ácido graxo saturado e insaturado.

[028] Em uma outra realização, o material de mudança de fase compreende os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol, em que alguns ésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol compreendem os ácidos graxos saturados e alguns compreendem os ácidos graxos insaturados.

[029] Em uma outra realização, o material de mudança de fase compreende os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol em que alguns ésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol compreendem os ácidos graxos saturados e alguns compreendem uma mistura de ácidos graxos saturados e insaturados.

[030] Em uma outra realização, o material de mudança de fase compreende os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol, em que alguns ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol compreendem uma mistura de ácidos graxos insaturados e saturados e alguns compreendem os ácidos graxos insaturados.

[031] Em uma outra realização, o material de mudança de fase compreende os ésteres de ácido graxo de 1,3-propanodiol, em que alguns ésteres de ácidos graxos de 1,3-propanodiol compreendem os ácidos graxos saturados, alguns compreendem os ácidos graxos insaturados e alguns compreendem uma mistura de ácidos graxos saturados e insaturados.

[032] Em uma outra realização, pelo menos, um de ditos ácidos graxos é saturado. Em uma outra utilização, pelo menos, um de ditos ácidos graxos é saturado.

[033] Em uma realização, os ácidos graxos são os ácidos graxos saturados tais como, mas não limitados ao ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido capróico, ácido enântico, ácido caprílico, ácido pelargónico, ácido cáprico, ácido undecílico, ácido láurico, ácido tridecílico, ácido mirístico, ácido pentadecílico, ácido palmítico, ácido margarico, ácido esteárico, ácido não adecílico, ácido araquídico, ácido heneicosílico, ácido beénico, ácido tricosílico, ácido lignocérico, também incluindo os ácidos graxos funcionalizados tal como o ácido 12- hidroxiesteárico.

[034]A utilização de ácidos graxos saturados normalmente resulta em uma maior cristalinidade dos ésteres de 1,3-propanodiol em comparação com os ésteres que contêm os ácidos graxos insaturados.

[035] Em uma outra realização, pelo menos, um de ditos ácidos graxos é insaturado. Em uma outra utilização, pelo menos, um de ditos ácidos graxos é insaturado.

[036] Em uma realização, os ácidos graxos são os ácidos graxos insaturados, tais como, mas não limitados ao ácido a-linolênico, ácido estearidónico, ácido eicosapentaenóico, ácido docosaexaenóico, ácido linoléico, ácido Y—linolênico, ácido dihomo—Y—linolênico, ácido araquidônico, ácido docosatetraenóico, ácido palmitolêico, ácido vagínico, ácido paulínico, ácido oleico, ácido saudídico, ácido gondoico, ácido erúcico, ácido nervônico, ácido de mead.

[037]Ainda em uma outra realização, os ácidos graxos de ditos ésteres são lineares. Ainda em outra utilização, os ácidos graxos de ditos ésteres são lineares. Os ácidos graxos lineares são mais facilmente embalados em uma embalagem cristalina regular. Por conseguinte, a cristalinidade é aumentada e as propriedades de PCM mais eficientes são obtidas.

[038]Ainda em uma outra realização, as cadeias de ácidos graxos de ditos ésteres são lineares e saturadas. Ainda em uma outra utilização, as cadeias de ácidos graxos de ditos ésteres são lineares e saturadas.

[039] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão entre 100 a 250 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão entre 100 a 250 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[040]Ainda em uma outra realização, dito calor de fusão está entre 150 a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito calor de fusão está entre 150 a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[041] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 50 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 50 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[042] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 100 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 100 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[043] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 150 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 150 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[044] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um calor elevado de fusão superior a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

[045] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 20° C. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 20° C.

[046] O intervalo de temperatura de transição de fase deve ser entendido como a diferença entre o limite esquerdo e direito da curva DSC, de preferência, quando medida a 1° C/min.

[047] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 15° C. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 15° C.

[048] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 10° C. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase possui um intervalo de temperatura de transição de fase de 1 a 10° C.

[049] Em uma outra realização, dita temperatura de transição de fase é de 3 a 7° C. Em uma outra utilização, dita temperatura de transição de fase é de 3 a 7° C.

[050] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase ainda compreende os estabilizantes térmicos adicionais. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase ainda compreende os estabilizantes térmicos adicionais.

[051] Em uma realização, os estabilizantes térmicos são os antioxidantes ou misturas de diferentes antioxidantes. Por conseguinte, a degradação térmica, por exemplo, os radicais livres ou hidrólise, é impedida ou inibida.

[052] Os exemplos de antioxidantes para a estabilização térmica de ésteres de 1,3-propanodiol são o terc-butilidroquinona (TBHQ), tetraquis(3- (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol, hidroxitolueno butilado (BHT), tris(2,4-diterc-butilfenil)fosfito ou propil-3,4,5-triidroxibenzoato.

[053] Em uma realização, os estabilizantes térmicos são adicionados em uma concentração de 0,1% em peso a 3% em peso. Em uma outra realização, os estabilizantes térmicos são adicionados em uma concentração de 0,2% em peso a 0,8% em peso. Ainda em uma outra realização, os estabilizantes térmicos são adicionados em uma concentração de 0,4% em peso a 0,6% em peso.

[054] Em uma outra realização, dito material de mudança de fase ainda compreende os aditivos de sementes para a redução do superresfriamento. Em uma outra utilização, dito material de mudança de fase ainda compreende os aditivos de sementes para a redução do superresfriamento.

[055] Nos materiais de mudança de fase, o superresfriamento, de preferência, deve ser evitado, uma vez que reduz o efeito do material de mudança de fase. O superresfriamento também é conhecido como subrresfriamento, em que a temperatura de um líquido ou um gás é baixada abaixo do seu ponto de congelamento sem que se torne um sólido.

[056] O superresfriamento pode ser suprimido através da adição de aditivos de sementes ao material de mudança de fase. Os ésteres de 1,3- propanodiol de ácidos graxos de cadeia curta e média mostram superresfriamento superior aos ésteres de 1,3-propanodiol de ésteres de ácidos graxos de cadeia longa. A adição de aditivos de sementes aos ésteres de 1,3-propanodiol de ácidos graxos de cadeia curta e média efetivamente suprime o superresfriamento.

[057] Os aditivos de sementes podem ser partículas ou compostos superiores de derretimento. As partículas de semente, por exemplo, são as partículas de polímero ou partículas de sílica. Os compostos superiores de derretimento são as ceras com temperaturas mais elevadas de derretimento, tais como as ceras de parafina, cetonas, éteres e ésteres. Em uma outra realização, os compostos superiores de derretimento podem ser os ésteres de 1,3-propanodiol com os ácidos graxos de cadeia longa, por exemplo, com um comprimento de cadeia de ácido graxo de 18 átomos de carbono ou superior.

[058]A presente invenção ainda descreve a utilização de um material de mudança de fase, conforme descrito acima, em aplicações não alimentares, tais como os automotivas (por exemplo, os sistemas de refrigeração de motores), materiais de construção (por exemplo, os painéis de parede, janelas, pisos), têxteis (por exemplo, os casacos), sapatos (por exemplo, as solas), equipamento de proteção (por exemplo, os trajes de bombeiro) e/ou aplicações médicas (por exemplo, a hipotermia terapêutica).

[059] O material de mudança de fase ainda pode ser utilizado para as aplicações tais como o armazenamento térmico de energia solar, armazenamento passivo em construção / arquitetura bioclimática, refrigeração de motores, aquecimento de água, manutenção da temperatura ambiente, proteção térmica de dispositivos eletrônicos.

[060]A presente invenção ainda descreve a utilização de um material de mudança de fase, conforme descrito acima, em aplicações alimentares. Em uma outra utilização, o material de mudança de fase é utilizado para as embalagens alimentar. Em uma outra utilização, o material de mudança de fase é utilizado para as formulações alimentares.

[061]A utilização de um material de mudança de fase, conforme descrito no presente, como um aditivo alimentar é vantajosa uma vez que o material de mudança de fase é produzido a partir de materiais de grau alimentar. É comum saber que os compostos são frequentemente transferidos da própria embalagem para o alimento que é embalado. A utilização de um material de mudança de fase que é um material de grau alimentar resulta em um material de embalagem mais seguro, uma vez que o material pode ser ingerido com segurança. Por conseguinte, o alimento também pode ser protegido termicamente durante o transporte.

[062] O aditivo alimentar também pode ser adicionado ao componente alimentar como tal. Uma vez que material de mudança de fase, de acordo com a presente invenção é produzido de materiais de grau alimentar, o material de mudança de fase pode ser ingerido sem riscos para a saúde. Por conseguinte, o PCM de grau alimentar pode ser utilizado na formulação alimentar.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[063]A Figura 1A ilustra a estrutura molecular dos monoésteres de ácidos graxos de 1,2-propanodiol (propileno glicol) e de 1,3-propanodiol; A Figura 1B ilustra a estrutura molecular dos diésteres de ácidos graxos de 1,2-propanodiol (propileno glicol) e de 1,3-propanodiol; A Figura 2 ilustra as temperaturas de transição de fase e temperaturas de calor e fusão por calor de diésteres de ácidos graxos de 1,3- propanodiol; A Figura 3A ilustra uma primeira medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de monolaurato de 1,2-propanodiol; A Figura 3B ilustra uma segunda medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de monolaurato de 1,22-propanodiol; A Figura 3C ilustra uma primeira medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de monolaurato de 1,3- propanodiol; A figura 3D ilustra uma segunda medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão do monolaurato de 1,3- propanodiol; A Figura 4A ilustra uma primeira medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de dibeanato de 1,3-propanodiol; A Figura 4B ilustra uma segunda medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de dibeanato de 1,3-propanodiol; A Figura 4C ilustra uma primeira medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de dibehenato de 1,2-propanodiol; A Figura 4D ilustra uma segunda medição de intervalos de temperatura de derretimento e calor de fusão de dibehenato de 1,2-propanodiol; A Figura 5A ilustra a medição de DSC (curva de resfriamento) sem a adição de sementes (dicaprilato de 1,3-propanodiol a 100% em peso); e A Figura 5B ilustra a medição de DSC (curva de resfriamento) com a adição de sementes (97% em peso de diclorotrato de 1,3-propanodiol + 3% em peso de dibehenato de 1,3-propanodiol).

EXEMPLOS MATERIAL E MÉTODOS COMPOSTOS

[064] Os ésteres de 1,3-propanodiol foram produzidos através da esterificação de 1,3-propanodiol com s ácidos graxos similares à síntese de dibehenato de 1,3-propanodiol, conforme descrito abaixo.

[065]2 kg de ácido behénico, 186 g de 1,3-propanodiol e 2,81 g de estearato de magnésio foram misturados através da agitação mecânica a 180° C em um balão de reação de 3 tubulações de 5L equipado com uma coluna de vigreux, um condensador e uma conexão a uma bomba de vácuo. Nesta temperatura, a água iniciou a formar e condensar no condensador. A reação foi realizada em uma atmosfera de nitrogênio. O aquecimento continuou com cuidado até se alcançar uma temperatura de reação entre 200 a 210° C. A reação foi mantida a 205° C sob nitrogênio até alcançar um valor ácido de AV = 27. Posteriormente, a mistura de reação foi resfriada a 175° C e neutralizada com o ácido fosfórico. A agitação a esta temperatura continuou durante 15 minutos, posteriormente a mistura de reação foi resfriada até 100° C. O auxiliar de filtro Clarcell foi adicionado e a mistura foi vertida em um funil Büchner pré- aquecido a 110° C para formar um bolo de filtro. O produto remanescente foi filtrado a 100° C a uma pressão de 500 mBar. O excesso de ácido graxo e monoéster foi removido através da destilação a 205° C a uma pressão de 1 x 10-3 mBar. O resíduo resultante continha o produto de dibehenato de 1,3- propanodiol. O produto ligeiramente amarelado ainda foi purificado através de uma destilação de via curta sob vácuo a 278° C (unidade de destilação de via curta KD-L5). O produto final foi aplicado como material a granel ou como microesferas obtidas através do resfriamento por pulverização.

MEDIÇÕES DE CALORIMETRIA DE VARREDURA DIFERENCIAL (DSC)

[066]A caracterização dos materiais de mudança de fase foi realizada utilizando um calorímetro de varredura dinâmico (Metler Toledo DSC822). Para cada medição, foram utilizadas panelas padrões de alumínio com um volume de 40 microlitros para conter de 1 a 3 mg da amostra. O perfil de temperatura normalmente foi aquecido a partir de 25° C a 80° C a 1° C/min (calor 1), C1: resfriamento a partir de 80° C a 20° C a 1° C/min (frio 1), seguido de posterior aquecimento a partir de 20° C a 80° C a 1° C/min (calor 2). Dependendo do tipo de PCM e das temperaturas específicas de derretimento, também foram aplicadas temperaturas elevadas ou inferiores ou taxas de aquecimento e resfriamento (por exemplo, 10° C/min).

[067]As temperaturas de derretimento e o calor latente foram determinados após o equilíbrio térmico a partir das 2a curvas de derretimento térmico.

[068]Todas as medições foram realizadas em duplicata.

II. RESULTADOS CARACTERÍSTICAS DE MATERIAL DE MUDANÇA DE FASE DE ÉSTERES DE 1,3- PROPANODIOL

[069] Foram obtidos diferentes ésteres de 1,3-propanodiol de ácidos graxos saturados com comprimentos de cadeia de 8, 10, 12, 16 e 22 átomos de carbono, isto é, o dibehenato de 1,3-propanodiol, dipalmitato de 1,3- propanodiol, dilaurato de 1,3-propanodiol, dicaprato de 1,3-propanodiol, dicaprilato de 1,3-propanodiol, bem como o monolaurato de 1,3-propanodiol.

[070] Os produtos apresentam propriedades PCM típicas, tais como o calor latente elevado e intervalos estreitos de temperatura de derretimento (Figura 2 e Tabela 1), conforme medido através de DSC. Isto é mais provável que seja ocasionado através de uma embalagem mais regular durante a cristalização devido à sua estrutura mais linear. TABELA 1 TEMPERATURAS DE TRANSIÇÃO DE FASE E CALOR DE FUSÃO DE ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS DE 1,3-PROPANODIOL

1 Representa a média das medições realizadas em duplicata. 2 Temperatura de derretimento é igual à temperatura máxima das medições de DSC. 3 Calor de fusão é igual à integral normalizada das medições de DSC.

[071] Conforme o exemplo, a Tabela 2 mostra os valores obtidos nas duas medições separadas de dipalmitato de 1,3-propanodiol por DSC. TABELA 2 TABELA 2 MOSTRA AS MEDIÇÕES EM DUPLICATA DO DIPALMITATO DE 1,3- PROPANODIOL

COMPARAÇÃO ENTRE MONOLAURATO DE 1,3-PROPANODIOL E MONOLAURATO DE 1,2-PROPANODIOL

[072] Os estudos comparativos de monolaurato de 1,3-propanodiol e monolaurato de 1,2-propanodiol mostram que o monolaurato de 1,2- propanodiol (Figura 3A + B e Tabela 3) exibem uma temperatura maior de derretimento e um calor latente inferior ao monolaurato de 1,3-propanodiol (Figura 3C + D e Tabela 3). Por conseguinte, o monolaurato de 1,2-propanodiol não pode ser utilizado como material de mudança de fase como o monolaurato de 1,3-propanodiol. TABELA 3 TABELA 3 MOSTRA OS VALORES DOS INTEGRAIS DA FIGURA DE 3A A D

* monolaurato de 1,2-propanodiol. ** monolaurato de 1,3-propanodiol.

COMPARAÇÃO ENTRE DIBEHENATO DE 1,3-PROPANODIOL E DIBEHENATO DE 1,2- PROPANODIOL

[073] Os estudos comparativos de dibeanato de 1,3-propanodiol e dibehenato de 1,2-propanodiol mostram que o dibehenato de 1,2-propanodiol (Figuras 4C + D e Tabela 4) exibem um intervalo muito maior de derretimento de temperatura e um calor latente inferior ao dibehenato de 1,3-propanodiol (Figuras 4A + B e Tabela 4). Por conseguinte, o dibehenato de 1,2-propanodiol não pode ser utilizado como material de mudança de fase como o dibehanato de 1,3-propanodiol. TABELA 4 TABELA 4 MOSTRA OS VALORES DOS INTEGRAIS DAS FIGURAS DE 4A A D

* dibehenato de 1,3-propanodiol. ** dibehenato de 1,2-propanodiol.

ADIÇÃO DE ADITIVOS DE SEMENTES

[074]Quanto maior for a temperatura de derretimento, maior será o calor de fusão. Os diésteres de 1,3-propanodiol de ácidos graxos de cadeia curta e média mostram superresfriamento superior aos ésteres de ácidos graxos de cadeia longa (conforme mostrado nas Figuras 4 e 5). Isto, por exemplo, é o caso ao comparar o superresfriamento muito maior do dicaprilato de 1,3-propanodiol (Figura 5) com o superresfriamento marginal do dibehenato de 1,3-propanodiol (Figura 4). Em geral, as amostras mostram uma transição sólido-líquido em intervalos estreitos de temperatura e apenas pouco ou nenhum superresfriamento, o que está de acordo com outros ésteres de ácidos graxos (vide referência K. Pielichowska, Progress in Materials Science 65 (2014), página 79).

[075] O superresfriamento do dicaprilato de 1,3-propanodiol foi medido em caprilato puro (Figura 5A e Tabela 5) e em dicaprilato de 1,3- propanodiol que compreende 3% em peso de dibehenato de 1,3-propanodiol (Figura 5B e Tabela 5). O dibehenato de 1,3-propanodiol funciona como um aditivo de sementes e eficazmente suprime o superresfriamento dos diésteres de ésteres graxos de cadeia curta do 1,3-propanodiol. TABELA 5 TABELA 5 MOSTRA OS VALORES DOS PICOS DA FIGURA DE 5A E B

* 100% em peso de dicaprilato de 1,3-propanodiol. ** 97% em peso de dicaprilato de 1,3-propanodiol que compreende 3% em peso de dibehenato de 1,3-propanodiol.

Claims

1. USO DE ÉSTER DE ÁCIDO GRAXO DE 1,3- PROPANODIOL, como um material de mudança de fase, caracterizado por ser para liberar ou absorver o calor latente durante a cristalização ou fusão, em que os referidos ácidos graxos são ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido capróico, ácido enântico, ácido caprílico, ácido pelargônico, ácido cáprico, ácido undecílico, ácido láurico, ácido tridecílico, ácido mirístico, ácido pentadecílico, ácido palmítico, ácido margarico, ácido esteárico, ácido nonadecílico, ácido araquídico, ácido heneicosílico, ácido beénico, ácido tricosílico ou ácido lignocérico, com a condição de que o referido éster de ácido graxo 1,3-propanodiol não seja dipalmitato de 1,3-propanodiol ou diestearato de 1,3-propanodiol.

2. USO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo éster de ácido graxo de 1,3-propanodiol ser um monoéster.

3. USO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo éster de ácido graxo de 1,3-propanodiol ser um diéster.

4. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo dito material de mudança de fase possuir um calor elevado de fusão entre 100 a 250 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min, tal como entre 150 a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

5. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo dito material de mudança de fase possuir um calor elevado de fusão superior a 50 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min, tal como superior a 100 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min, tal como superior a 150 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min, tal como superior a 200 J/g, quando medido através de DSC a uma taxa de aquecimento de 1° C/min.

6. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo dito material de mudança de fase possuir um intervalo de temperatura de transição de fase entre 1 a 20° C tal como um intervalo de temperatura de transição de fase entre 1 a 15° C, tal como um intervalo de temperatura de transição de fase entre 1 a 10° C, tal como uma temperatura de transição de fase entre 3 a 7° C.

7. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo dito material de mudança de fase ainda compreender um estabilizante térmico.

8. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dito material de mudança de fase ainda compreender os aditivos de sementes para a redução do superresfriamento.

9. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por ser em aplicações não alimentares, tais como automotivas, materiais de construção, têxteis, sapatos, equipamentos de proteção, aplicações médicas, aplicações alimentares, tais como as embalagens alimentares e/ou formulações alimentares.