62ª Reunião Anual da SBPC
A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Físico-Química
EFEITO DA TEMPERATURA DE SÍNTESE SOBRE A MASSA MOLAR DO POLÍMERO TERMOSSENSÍVEL POLI (N-ISOPROPILACRILAMIDA).
Nívia do Nascimento Marques 1
Ana Maria da Silva Maia 1
Priscila Schroeder Curti 1
Rosangela de Carvalho Balaban 2
1. Depto. de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
2. Profa. Dra./Orientadora - Depto. de Química - UFRN
INTRODUÇÃO:
Polímeros inteligentes são conhecidos como aqueles capazes de sofrer transições rápidas e reversíveis em resposta a estímulos externos, como mudanças no pH, temperatura e força iônica. Materiais inteligentes encontram aplicações em campos diversos, como na medicina, agricultura e na indústria de cosméticos. A poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm) é um dos mais conhecidos polímeros termosensíveis, cuja temperatura consoluta inferior (cuja sigla em inglês é LCST) em água, é por volta de 32 °C. Isso significa que o PNIPAAm é solúvel em água abaixo da LCST e precipita desse meio quando a temperatura encontra-se acima desse valor. Isso ocorre devido à ruptura das ligações de hidrogênio que o polímero faz com a água e ao aumento das interações hidrofóbicas entre seus grupos isopropil. Uma das propriedades mais importantes, do ponto de vista da caracterização de um polímero, é a sua massa molar média, já que condiciona muitas de suas propriedades físicas. A viscosimetria, realizada através de medidas de viscosidade de soluções poliméricas diluídas, é considerada o método mais simples e mais amplamente utilizado para a determinação da massa molar. Este estudo teve como objetivo investigar o efeito da temperatura de síntese sobre a massa molar da PNIPAAm, determinada por viscosimetria.
METODOLOGIA:
Foram dissolvidos 2,5 g de N-isopropilacrilamida, previamente purificada por recristalização em hexano, em 90 mL de água destilada, em um balão de três bocas. A solução foi desoxigenada pela passagem contínua de N2(g) por 30 minutos. Então, foram adicionados 5 mL de solução aquosa de tetrametiletilenodiamina, 9,2 g/L (apenas para reação realizada a 25 °C); e em seguida, 5 mL de solução aquosa de persulfato de potássio, 50 g/L. As reações foram processadas a temperaturas de 25 e 50 °C, por 3 horas. Logo após, o sistema foi aberto e aquecido até 60°C, para a precipitação da PNIPAAm formada, que foi, então, filtrada. Para a remoção de impurezas, o produto foi lavado com água quente por várias vezes. O material foi levado à estufa a vácuo a 40 °C durante 24h e, em seguida, macerado. Soluções aquosas de PNIPAAm foram preparadas a uma concentração de 10 g/L, mantidas sob agitação constante por 24 horas. O solvente (água) e as soluções de polímero foram filtrados em membrana de acetato de celulose de tamanho de poro de 0,45 μm, sob pressão positiva. As viscosidades das soluções foram medidas em um viscosímetro Schott-Geräte AVS-360, em capilar de vidro tipo Ubbelohde de diâmetro de 0,46 mm e diluição manual. A temperatura de 25 °C ± 0,05 foi mantida através de banho termostatizado.
RESULTADOS:
A viscosidade intrínseca, [η], dos polímeros foi obtida a partir das medidas de viscosidade reduzida em função das concentrações de polímero. A relação entre a massa molar viscosimétrica média, Mv, de polímeros lineares e sua [η] é expressa pela equação de Mark-Houwink, na qual a viscosidade intrínseca é igual ao produto da constante K pela Mv elevada à constante a. As constantes a e K para a PNIPAAm em água a 25 °C são 0,97 e 2,26 x 10-4, respectivamente. A partir dessa equação, a [η] e a Mv obtidos para os polímeros sintetizados a 25 e 50 °C foram 147,2 mL/g e 9,9x105 g/mol, e 80 mL/g e 5,3x105 g/mol, respectivamente. A diferença entre as massas molares pode ser explicada se considerarmos que a reação realizada a 50 °C é uma polimerização em solução com precipitação, ou seja, os reagentes são solúveis no meio reacional, mas o polímero não, pois a temperatura reacional está acima da LCST da PNIPAAm. Sendo assim, no estágio inicial da reação, o meio reacional é homogêneo, mas à medida que a polimerização ocorre, as cadeias poliméricas precipitam ao atingir um tamanho crítico. Quando a reação é feita a 25 °C, o polímero formado é solúvel no meio reacional, pois a temperatura está abaixo da LCST da PNIPAAm, o que permite o maior crescimento da cadeia polimérica.
CONCLUSÃO:
A partir desse estudo, pode-se concluir que a síntese de polímeros termossensíveis utilizando uma temperatura superior à temperatura consoluta inferior leva à formação de polímeros com menor massa molar do que aqueles sintetizados em temperatura abaixo da LCST.
Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Capes
Palavras-chave: PNIPAAm, massa molar, viscosidade intrínseca.