ESTUDO DO EFEITO DE ÁLCOOIS NA POROSIDADE E NA RESISTÊNCIA MECÂNICA DE POLÍMEROS MONOLÍTICOS POROSOS À BASE DE METACRILATO DE METILA E DIVINILBENZENO

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Alves de Lima, D. (UEG) ; Karoline Morais Ferreira, R. (UFSC) ; Bento de Sousa, R. (UEG) ; Jacinto Silva, V. (UEG) ; Rabelo, D. (UFG)

Resumo

O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito de álcoois na resistência mecânica e porosidade de polímeros monolíticos à base de MMA e DVB. Os polímeros monolíticos foram sintetizados por polimerização em massa, empregado um molde de vidro para obtenção do formato desejado. Na síntese, empregaram-se três álcoois diferentes, duas relações volumétricas e dois graus de diluição distintos. Os resultados mostraram que o etanol e o butan- 1-ol produziram polímeros monolíticos com maior área superficial e maior volume de poros, enquanto que, o hexan-1-ol, produziu polímeros monolíticos com área superficial e volume de poros menores. Estes resultados indicam que a mudança do diluente e do grau de diluição, modificou a resistência mecânica e a porosidade dos polímeros monolíticos de MMA-DV

Palavras chaves

Polímeros monolíticos; Resistência mecânica; Porosidade

Introdução

Polímeros monolíticos porosos podem ser definidos como polímeros rígidos e contínuos, caracterizados por uma estrutura porosa permanente, mesmo quando seco. Eles são formados pela copolimerização via radicais entre um monômero vinílico e um divinílico (agente formador de ligações cruzadas), na presença de um agente formador de poros (diluentes inertes). Estes materiais são produzidos por meio de polimerização em massa, realizada in situ, adquirindo assim o formato do molde utilizado (JANDERA, 2013). O volume e a distribuição dos poros podem ser controlados modificando as variáveis independentes de síntese. As principais variáveis são o tipo de diluente, a concentração do agente formador de ligações cruzadas, a temperatura de polimerização e o tipo de iniciador. Desse modo, dependendo do tipo, da afinidade e da quantidade do diluente, bem como do grau de ligações cruzadas, produz-se polímeros monolíticos com diferentes características e estruturas. Assim, é possível criar um material polimérico com propriedades estruturais específicas para determinadas aplicações (OKAY, 2000). Dentre estas aplicações, estão incluídas: cromatografia gasosa, eletrocromatografia capilar, dispositivos microfluídicos, catálise, extração em fase sólida, suporte de reações orgânicas e purificação de biomoléculas, entre outras aplicações (SVEC; TENNIKOVA, 2003). Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito de álcoois na porosidade e resistência mecânica de polímeros monolíticos porosos à base de metacrilato de metila (MMA) divinilbenzeno (DVB).

Material e métodos

As sínteses dos polímeros monolíticos à base de metacrilato de metila (MMA) e divinilbenzeno (DVB) foram feitas por meio de polimerização em massa, utilizando um molde (template) cilíndrico de vidro. Em cada uma das sínteses, foi utilizado o DVB como agente formador de ligações cruzadas e o peróxido de benzoíla (BPO), como agente iniciador, enquanto etanol, butan-1- ol e hexan-1-ol foram empregados como agentes formadores de poros. Nas reações de síntese, variou-se a proporção volumétrica entre os monômeros, em níveis de 75 e 85%, ao passo que o grau de diluição empregado teve uma variação de 100 e 150%. Cada mistura reacional, empregada na preparação dos polímeros, foi preparada adicionando-se 0,1570 g de BPO em um erlenmeyer de 150 mL, seguido da adição de 0,75 mL de DVB e 0,25 mL de MMA e 0,85 mL de DVB e 0,15 mL de MMA para obter as proporções volumétricas de 75 e 85%, respectivamente. Para a obtenção de cada polímero monolítico, foram adicionados 1,0 e 1,5 mL de cada diluente: etanol, butan-1-ol e hexan-1-ol para obter, respectivamente, os graus de diluição de 100 e 150%. Em seguida, cerca de 0,7 mL de cada uma das misturas reacionais foram transferidas para um molde cilíndrico de vidro, com um uma capacidade volumétrica aproximada de 5,0 mL, que foi lacrado e aquecido em estufa, a uma temperatura de 343,15 K, por um período de 24 horas. Decorrido este período de tempo, os tarugos dos polímeros foram retirados do molde, purificados com lavagens sucessivas com água e etanol, deixados em repouso em etanol comercial por 3 horas e secos em estufa a 323,15 K por 24 horas. Os polímeros monolíticos obtidos foram caracterizados por medidas de área superficial, por FTIR/ATR e por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).

Resultado e discussão

As condições de síntese utilizadas produziram polímeros monolíticos porosos com formato padronizado pelo molde, que possuíam formato de tarugos cilíndricos, com altura média de 1,3 cm e diâmetro médio de 0,75 cm e, consequentemente, raio médio de 0,375 cm, bem como estruturas morfológicas características de materiais porosos, pois são opacos e não permitem passagem de luz visível, o que indica a presença de macroporos nestes polímeros (COUTINHO; RABELO, 1992). Isto foi possível, devido à ação dos agentes porogênicos, que atuaram como diluentes inertes na síntese dos polímeros. As diferentes condições de sínteses produziram polímeros monolíticos com resistência mecânica variável, sendo o produzido com hexan- 1-ol e menor grau de diluição, o que apresentou uma maior resistência mecânica, ao passo que o sintetizado com butan-1-ol e etanol e com um maior grau de diluição, resistência mecânica menor. Por outro lado, a análise das propriedades texturais e de MEV, mostraram que, o polímero monolítico sintetizado com etanol e butan-1-ol e com maior grau de diluição, apresentaram maior área superficial específica e maior volume de poros, que aquele sintetizado com hexan-1-ol, indicando que, o fato do etanol e do butan-1-ol serem diluentes não solvatantes para as cadeias do polímero, permite uma maior separação de fases e são capazes de formar estruturas porosas com maior área superficial e maior volume de poros, enquanto que, o hexan-1-ol é um diluente com características intermediárias para as cadeias do polímero e forma estruturas com menor área superficial e menor volume de poros. A partir dos resultados obtidos, pode-se observar como a o tipo de álcool e o grau de diluição interferem diretamente na resistência mecânica e na porosidade dos polímeros monolíticos à base de MMA e

Conclusões

Os resultados obtidos mostraram que os polímeros monolíticos de MMA-DVB, apresentaram um formato definido pelo molde empregado e com resistência mecânica variável, conforme o diluente e o grau de diluição empregados. Os polímeros sintetizados com etanol e butan-1-ol apresentaram menor resistência mecânica, mas maior área superficial e maior volume de poros. Já o hexan-1-ol, produziu um polímero com menor área superficial e um menor volume de poros, confirmando que os álcoois empregados como diluentes, interferem na resistência mecânica e na porosidade dos polímeros monolíticos de MMA-DVB.

Agradecimentos

Os Autores agradecem a FAPEG, o IQ da UFG pelas análises de área superficial, ao LabMic pelas análises de MEV e a Coremal pela doação dos monômeros.

Referências

COUTINHO, F. M. B.; RABELO, D. Scanning electron microscopy study of styrene-divinylbenzene copolymers. European Polymer Journal, v. 28, n. 12, p. 1553-1557, 1992.
JANDERA, Pavel. Advances in the development of organic polymer monolithic columns and their applications in food analysis - A review. Journal of Chromatography A, v. 1313, p. 37-53, 2013.
OKAY, O. Macroporous Copolymer Networks. Progress in Polymer Science, v. 25, p. 711-779, 2000.
SVEC, F.; TENNIKOVA, T.B.; DEYL, Z. Monolithic Materials: Preparation, Properties, and Applications, Elsevier, Amsterdam, 2003.