62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 8. Química

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE POLÍMEROS ASSOCIATIVOS

Bruna Vital de Lima 1 Rosangela Regia Lima Vidal 1 Mauricio Rodrigues Borges 1 Rosangela de Carvalho Balaban 1

1. Depto. de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

INTRODUÇÃO:

As poliacrilamidas hidrossolúveis com grupos hidrofóbicos associativos e seus derivados parcialmente hidrolisados são candidatos promissores como agentes viscosificantes ou modificadores reológicos em várias aplicações da indústria do petróleo, tal como, nas formulações empregadas para recuperação aumentada de petróleo. As principais características dos polímeros associativos, em solução aquosa, estão relacionadas à obtenção de soluções de viscosidades altas a baixas concentrações poliméricas, com interessantes propriedades reológicas e maior estabilidade em meio salino do que os seus precursores poliacrilamida e poliacrilamida parcialmente hidrolisada. A maioria dos polímeros à base de acrilamida usados nas atividades de produção de petróleo é parcialmente hidrolisada, pois a presença de unidades carregadas melhora a solubilidade do polímero em água e aumenta o volume hidrodinâmico da cadeia polimérica, favorecendo o aumento da viscosidade da solução. Nesse trabalho, o grau de hidrólise do polieletrólito associativo (HAPAM-10N-R) foi determinado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C e confirmado por Análise Elementar. Além disso, a caracterização molecular dos polímeros associativos (HAPAM e HAPAM-10N-R) foi realizada por Cromatografia de Exclusão por Tamanho - SEC.

METODOLOGIA:

Material Foi utilizada uma amostra comercial de poli(acrilamida-co-metacrilato de 3,5,5-trimetil-hexano) - HAPAM com 0,75 % de grupos hidrofóbicos, doada pela FLOEGER. Ressonância Magnética Nuclear de 13C As análises de RMN 13C foram feitas em um espectrômetro de RMN VARIAN Mercury 200 MHz, a 27 °C, usando como solvente água deuterada. Os polímeros, HAPAM e HAPAM-10N-R, a concentração de 20 g/L, foram solubilizados sob agitação magnética, em tubos hermeticamente fechados durante uma noite, sendo, em seguida, transferidos para tubos de ressonância. Análise Elementar As medidas de análise elementar foram realizadas em um analisador CHNS/O, Series II 2400, da Perkin-Elmer, utilizando acetanilida como padrão. As amostras poliméricas foram maceradas, secas sob vácuo, por, aproximadamente, três dias, depois, pesadas e analisadas em ar sintético. Cromatografia de Exclusão por Tamanho As massas molares e a polidispersão dos polímeros foram determinadas por SEC, utilizando um HPLC (cromatografia líquida de alta eficiência). As amostras dos padrões e dos polímeros foram dissolvidas no eluente NaCl 0,1 M e preparadas a 1 g/L. As medidas foram realizadas a 60 °C, com vazão de 0,8 mL/min e volume de injeção de 20 μL.

RESULTADOS:

Ressonância Magnética Nuclear de 13C No espectro do HAPAM-10N-R foram observados os seguintes picos: CH2 a 34-38 ppm ligados aos grupos amida e carboxilato; CH ligado ao grupo amida a 41-44 ppm e ao grupo carboxilato a 44-46 ppm; CO do grupo amida a 179-181 ppm e do grupo carboxilato a 182-184 ppm. O grau de hidrólise de 44,64 % foi calculado a partir da razão entre as áreas integradas dos picos a 181 e 184 ppm. Análise Elementar O grau de hidrólise obtido por análise elementar para o HAPAM-10N-R (37,66 %) tendeu àquele obtido por RMN 13C. Entretanto, a pequena diferença entre esses valores pode ser atribuída à sensibilidade das técnicas. Cromatografia de Exclusão por Tamanho O valor da massa molar do HAPAM obtido por SEC neste trabalho (5,94 x 106 g/mol) é semelhante ao divulgado na literatura (7,7 x 106 g/mol) e determinado por espalhamento de luz, embora a solução de NaCl não seja considerada adequada para a solubilização do polímero. Já o HAPAM-10N-R, na presença de NaCl, apresentou um valor maior de massa molar, devido, provavelmente, ao favorecimento das repulsões eletrostáticas entre os grupos carboxilato parcialmente blindados. A polidispersão do HAPAM-10N-R não variou de forma significativa, indicando que a reação de hidrólise não promove acentuada degradação polimérica.

CONCLUSÃO:

A hidrólise do HAPAM-10N-R, foi verificada por RMN 13C e confirmada pela Análise Elementar. O resultado obtido por SEC para os polímeros HAPAM e HAPAM-10N-R sugeriu que, nas condições utilizadas (concentração de polímero e de NaCl), a formação de agregados poliméricos foi minimizada, tornando possível a determinação da massa molar desses polímeros.

Instituição de Fomento: Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP; Programa Multidisciplinar em Petróleo e Gás - PRH 30 e PETROBRAS

Palavras-chave: Polímeros associativos, Ressonância magnética nuclear de 13C, Grau de hidrólise.