ÁREA: Materiais
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA ESTRUTURA DA BLENDA DE PAN COM O POLÍMERO BIODEGRADÁVEL PCL POR FT-IR
AUTORES: Fleming, R.R. (ITA) ; Garcia, R.B.R. (ITA) ; Pardini, L.C. (DCTA/IAE, ITA) ; Alves, N.P. (QUIMLAB) ; Brito Junior, C.A.R. (QUIMLAB) ; Marques, V.G. (QUIMLAB)
RESUMO: Blenda do copolímero de poliacrilonitrila (PAN) com polímero biodegradável PCL foi
obtida pelo método convencional da indústria plástica. O processo de produção
deste material em extrusora convencional era um método que até pouco tempo atrás
era inviável de se produzir, devido ao fato do polímero de PAN iniciar um processo
de degradação antes de fundir. Porém, foi desenvolvido um processo que consiste na
utilização de até 28% em massa de glicerol como plastificante da PAN. O copolímero
de PAN foi obtido na proporção em massa de 94% acrilonitrila (AN) e 6% acetato de
vinila (AV) e a blenda foi obtida misturando 7% em massa do polímero biodegradável
PCL. O presente trabalho aborda um estudo da obtenção desta blenda e dos
principais grupos funcionais desta blenda por meio de FT-IR.
PALAVRAS CHAVES: Poliacrilonitrila; Blenda; Polímero biodegradável
INTRODUÇÃO: Uma tecnologia inovadora e atrativa para o processo de conformação do polímero
de PAN foi desenvolvida [1, 2]. O processo permite retardar a degradação da PAN,
possibilitando sua fusão e conformação mecânica por métodos convencionais da
indústria plástica. Isso ocorre devido ao emprego do glicerol que atua como um
plastificante da PAN. Desta maneira, a PAN ao invés de ser direcionada somente
para a produção de fibras acrílicas, se tornou também um polímero com outras
aplicações, como por exemplo, em filme multicamadas e embalagens alimentícias.
Embora este novo processo de conformação da PAN seja obtido com glicerol como
plastificante, ao invés de solventes orgânicos altamente tóxicos, o produto
acabado (garrafas, embalagens) quando se torna um resíduo sólido não degrada
facilmente.Dessa forma, torna-se essencial a busca de alternativas para
minimizar o impacto ambiental causado pelos polímeros convencionais. Uma das
possíveis alternativas é a utilização de polímeros biodegradáveis [3].
Apesar da vantagem no critério ambiental, os plásticos biológicos são mais
dispendiosos, apresentando um custo médio de produção de aproximadamente R$
12,00/kg. Portanto, uma opção rápida e economicamente viável para este propósito
é a produção de blendas poliméricas. No presente trabalho, foi preparada uma
mistura polimérica de PAN com o polímero biodegradável PCL, com o objetivo de
analisar os principais grupos funcionais desta blenda após o processo de
extrusão.
MATERIAL E MÉTODOS: O copolímero de PAN, com composição química de 94% do monômero acrilonitrila
(AN) e 6% do monômero acetato de vinila (AV) obtido por polimerização em
suspensão, foi fornecido pela empresa Quimlab Produtos de Química Fina Ltda. O
policaprolactona (PCL) foi fornecido em pó pela empresa Perstop. A massa de pré-
extrusão foi preparada utilizando uma mistura de 65 % em massa de PAN AN/AV, 28
% em massa de glicerol e 7 % em massa de PCL. Após a obtenção da mistura foi
utilizado uma extrusora laboratorial mono rosca, com a temperatura das zonas da
extrusora na faixa de 190 a 210°C, para a obtenção dos pellets.
As análises de infravermelho foram utilizadas para identificar os principais
grupos químicos na estrutura dos polímeros e de sua blenda. As amostras foram
analisadas utilizando-se um espectrômetro Varian 640-IR e um acessório MIRacle
ATR (Pike Technologies), localizado na empresa Quimlab. As análises foram
realizadas na região espectral de 4000-560 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 10
varreduras.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As amostras de pellets da blenda do copolímero de PAN AN/AV com o polímero
biodegradável PCL foram obtidas por uma extrusora convencional conforme mostra o
esquema ilustrativo da Figura 1.
A Figura 2 mostra o espectro de FT-IR do polímero biodegradável PCL, do
copolímero de PAN AN/AV e da blenda de PAN AN/AV com PCL. A principal banda de
interesse do polímero de PAN é a banda de 2240 cm-1, que é atribuído à
deformação axial do grupo C≡N da unidade de acrilonitrila. A banda que aparece
em 1741 cm-1 é uma banda característica de estiramento do grupo carbonila (C=O).
Esta banda aparece devido à comonômeros éster ou ácidos utilizados na
polimerização do polímero de PAN. Além da banda da carbonila, também surge um
banda em 1236 cm-1 (νC–O) que é uma banda característica de grupos acetatos,
comprovando a existência da unidade de acetato de vinila presente no copolímero
de PAN [2].
Além disso, comparando as bandas nos três espectros pode ser observada uma
incorporação de PCL no copolímero PAN AN/AV. Observa-se que a banda em 1741 cm-
1, relacionada ao estiramento da carbonila (C=O) do copolímero PAN AN/AV, além
de aumentar significativamente sua intensidade também apresenta um deslocamento
de ~16 cm-1. Isso é devido à intensa banda do grupo C=O do polímero
biodegradável PCL, conforme pode ser observado na Figura 2. Outra banda que
aparece com grande intensidade no espectro do PCL e também na blenda é a banda
em 1668 cm-1, que esta relacionada ao estiramento do grupo CO do PCL. Verifica-
se que além das principais bandas do PCL inseridas na blenda, também surgem
outras bandas de menor intensidade como em 1417 cm-1 e 1234 cm-1, que são bandas
atribuídas ao estiramento simétrico do grupo CH3N e estiramento do grupo éster
CO, respectivamente.
Figura 1:
Esquema ilustrativo de uma extrusora mono rosca.
Figura 2:
Espectro de FT-IR do polímero biodegradável PCL, do
copolímero de PAN AN/AV e da blenda de PAN AN/AV com
PCL.
CONCLUSÕES: Blenda de copolímero a base de PAN com o polímero biodegradável PCL foi obtida por
um processo convencional da indústria plástica. A análise de FT-IR mostrou ser uma
técnica eficiente para a verificação de misturas poliméricas. Além disso, o
copolímero de PAN AN/AV apresentou ser um bom polímero para a mistura com
polímeros biodegradáveis.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a empresa Quimlab por permitir a viabilidade do presente trabalho e ao
CNPq pelo suporte financeiro aos seus bolsistas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. FLEMING, R. R. Caracterização de Fibras e Filmes de Poliacrilonitrila Extrudada. Dissertação de mestrado, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, 2010.
2. ALVES, N. P., Acrylic and modacrylic polymer fusion process, acrylic and modacrylic polymer, acrylic and modacrylic polymer composition and acrylic and modacrylic polymer usage, WO Patent 147 224, 2007.
3. ROSA, D. S. et al., “ Biodegradabilidade e propriedades mecânicas de novas misturas poliméricas”, Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 11, n. 2, pp. 82-88, 2001.
4. YOUNG, R. J., LOVELL, P. A., Introduction to Polymers, 2 ed., Chapman & Hall, 1991.
