ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Síntese de Resina Biocida: Quaternização de Copolímeros à Base de 2-Vinilpiridina
AUTORES: AGUIAR, M. R. M. P. (UERJ) ; SANTA MARIA, L.C.D. (UERJ) ; AGUIAR, A. P. (IME) ; VALLE, A. S. DA S. (UERJ) ; SILVA, L. A. (UERJ)
RESUMO: Copolímeros à base de 2vinilpiridina, estireno e divinilbenzeno foram sintetizados empregando a técnica de polimerização em suspensão aquosa. O sistema diluente (tolueno e heptano) foi avaliado na formação da estrutura porosa. Os copolímeros foram caracterizados por microscopia ótica e eletrônica. Foram obtidas pérolas de copolímeros com morfologia e estrutura porosa controlada. A incorporação das unidades piridínicas na estrutura polimérica foi avaliada por análise em FTIR. Os copolímeros obtidos foram modificados através de reações de quaternização das unidades de vinilpiridina, com diferentes reagentes, com o objetivo de preparar materiais com atividade bactericida. A modificação do copolímero foi verificada por FTIR através do aparecimento da absorção referente ao íon piridínico.
PALAVRAS CHAVES: polímeros biocidas; quaternização; resinas reticuladas.
INTRODUÇÃO: A desinfecção de águas de abastecimento e esgotos sanitários é condição imprescindível para o controle de doenças veiculadas pela água. Há mais de um século, o cloro é utilizado como principal agente desinfetante, contribuindo para a manutenção da qualidade microbiológica da água. No entanto, o uso do cloro como principal desinfetante de água de abastecimento, promove a formação dos subprodutos da desinfecção (SPD) (LI et al., 2000). Polímeros biocidas têm apresentado grande vantagem em relação aos agentes antimicrobianos de baixa massa molecular, por serem desinfetantes insolúveis, que podem inativar, matar ou remover microrganismos por simples contato, sem passar qualquer reagente para a solução a ser desinfetada. Estes polímeros são, principalmente, resinas de troca aniônica, incluindo as resinas que possuem grupos amônio quaternário, resinas macroporosas e macrorreticulares, resinas de poliiodo e polieletrólitos insolúveis (ICONOMOPOULOU et al., 2005). Neste contexto, o nosso grupo de pesquisa vem investigando a ação biocida de resinas modificadas quimicamente à base de 2-vinilpiridina (2VP). O presente trabalho tem como objetivo sintetizar copolímeros à base de 2-vinilpiridina (2VP) e modificá-los por meio de reação de quaternização para obter resina com grupo quaternário de piridina.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram sintetizados dois (02) copolímeros à base de 2-VP, EST e DVB empregando a técnica de polimerização em suspensão aquosa via radical, alterando-se o teor de dos diluentes (agente porogênico) n-heptano e tolueno. A concentração do iniciador (VAZO-67) e dos agentes de suspensão, o teor de monômeros, a relação entre a fase aquosa e a orgânica, o tempo e a temperatura de reação mantiveram-se constantes em todas as reações. Os parâmetros da síntese encontram-se na Tabela 1. A modificação dos copolímeros foi realizada com os reagentes iodeto de metila e acrilonitrila sob refluxo. A relação molar entre copolímero e o iodeto de metila foi de 1:9, considerando o valor teórico de 2VP e 1:4 entre o copolímero e a acrilonitrila. Os copolímeros preparados foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV).
Tabela 1 - Parâmetros da síntese dos copolímeros
Copolímero a Sistema diluente (Tolueno/Heptano) Monômeros (mol%)2-VP/EST/DVB
C1 50/50 70/10/20
C2 30/70 70/10/20
a) Reação a 70°C/24h, fase orgânica composta de monômeros, diluentes e iniciador VAZO – 67 1mol% em relação aos monômeros, relação entre a fase aquosa e orgânica 5/1, fase aquosa composta por gelatina a 0,3%, 2-hidroxi-etil-celulose a 0,3% e Na3PO4 a 3%
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os parâmetros de síntese utilizados tiveram como objetivo preparar copolímeros com diferentes porosidades. A Figura 1 apresenta as micrografias óticas dos copolímeros sintetizados C1 (a) e C2 (b) com 75x de magnitude. O aumento do teor de heptano (diluente não solvatante) na mistura diluente provoca a precipitação do polímero mais cedo durante o processo de polimerização, promovendo a separação de fases facilitando a formação de grandes aglomerados de microsferas e, consequentemente, formação de meso e macroporos(OKAY, 2000; SANTA MARIA, 2004). O aspecto das pérolas é opaco e a morfologia é predominante esférica. A aparência opaca das resinas pode ser explicada pelo alto grau de separação de fase que ocorre durante a copolimerização, produzindo estruturas heterogêneas, que provocam dispersão da luz incidente no microscópio ótico(RIQUEZA, 2001). Os diferentes copolímeros obtidos apresentaram bons rendimentos, em torno de 97%, indicando que a incorporação dos monômeros ao copolímero foi elevada. Os espectros de FTIR dos copolímeros apresentaram banda de absorção de deformação da unidade piridínica substituída na posição 2(747 cm-1). A Figura 2 mostra os espectros de FTIR do copolímero não modificado (C1) e modificados com iodeto de metila (C1a) e acrilonitrila (C1b). As diferenças observadas nos espectros dos copolímeros modificados sugerem que a modificação ocorreu. A diferença observada no espectro do copolímero C1a se deve ao surgimento das absorções com diferentes intensidades em 1628, 1511 e 1455 cm-1 atribuídas à formação do íon piridínico, indicando a presença de unidades de 2-VP quaternizadas. A banda de deformação axial de CN, 2242 cm-1 que aparece no espectro C1b indica a presença do grupo nitrila no copolímero quaternizado com acrilonitrila.(SILVERSTEIN, 1991).
CONCLUSÕES: Os resultados obtidos demonstraram que a metodologia empregada para se obter resinas com grupo quaternário de piridina foi eficiente.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a CAPES, FAPERJ, CNPq pelo apoio financeiro e a Vinicius Freire Elias (Universidade de São Paulo)pela realização das análises de MEV.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ICONOMOPOULOU, S.M.; ANDREOPOULOU, A. K.; SOTO, A.; KALLITSIS, J. K.; VOYIATZIS, G. A. Incorporation of low molecular weight biocides into polystyrene–divinyl benzene beads with controlled release characteristics. Journal of Controlled Release, n. 102, p.223-233, 2005.
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