ÁREA: Materiais
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA DE ELETRÓLITOS POLIMÉRICOS DE QUITOSANA/LiCF3SO3.
AUTORES: SOARES, M. R. DOS S. (UFMT) ; TEREZO, A. J. (UFMT) ; SIQUEIRA, A. B. DE (UFMT)
RESUMO: A produção de eletrólitos sólidos poliméricos (ESP’s) a base de biopolímeros juntamente com sais de lítio tem sido bastante exploradas. Amostras não neutralizadas e neutralizadas de quitosana e quitosana contendo LiCF3SO3 foram preparadas. As amostras foram caracterizadas por medidas TG-DTA e DSC. Foi visto que a decomposição térmica das amostras não neutralizadas é alterada conforme a adição de sal, fato não observado nas amostras neutralizadas. O comportamento térmico destas amostras foi caracterizado por uma etapa de desidratação, seguido pela decomposição da matéria orgânica e por fim observa-se a decomposição oxidativa deste resíduo carbonáceo. Os resultados da caracterização térmica sugerem que a etapa de neutralização pode ter ocasionado a dissolução do sal.
PALAVRAS CHAVES: esp's, quitosana, análise térmica
INTRODUÇÃO: O uso, pela população mundial, de equipamentos eletrônicos portáteis desenvolveu-se de forma muito acelerada nos últimos anos, desta forma a necessidade por dispositivos de fornecimento local de energia aumentou muito, por isso, nas últimas décadas, vem se pesquisando e desenvolvendo novos materiais capazes de gerar ou armazenar energia mais eficientemente com o intuito de se resolver esta problemática.
A procura por materiais de baixo custo, naturais e biodegradáveis tem se tornado uma máxima. O uso de polímeros naturais ou biopolímeros no desenvolvimento de produtos biodegradáveis tem tido grande sucesso. Existem diversos polímeros naturais, como, por exemplo, a celulose, amido, quitina e quitosana. Este último tem se mostrado promissor, sendo encontrado facilmente a partir da quitina extraída de exoesqueletos de crustáceos, antes descartados como subproduto da indústria pesqueira (Danczuk, 2007).
Por satisfazer as exigências requeridas como novo material e possuir a característica de ser facilmente modificada quimicamente, a quitosana desponta como novo material para inovações tecnológicas, principalmente na área da saúde como na reconstrução de tecidos e liberação controlada de fármacos (Berger et. al., 2004). Na área de conversão e armazenamento de energia a quitosana tem sido estudada com eletrólito sólido polimérico visando a substituição de eletrólitos que utilizam solventes orgânicos, já que este biopolímero não oferece qualquer risco à saúde humana e ao meio ambiente.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a produção dos eletrólitos sólidos poliméricos (ESP’s) utilizou-se quitosana de alta massa molecular e o sal trifluorometanosulfonato de lítio (LiCF3SO3), ambos da empresa Aldrich. Foi utilizado ácido acético glacial (Synth) na dissolução da quitosana a 2 % (v/v). Para a produção dos ESP’s neutralizados usou-se hidróxido de amônio (NH4OH), da empresa Quemis, a 0,5 mol L-1.
Dissolveu-se 0,1 g de quitosana em 10 mL de solução de ácido acético a 2% (v/v) sob agitação magnética por 5 horas a temperatura ambiente. Na solução de quitosana foi adicionado massa de LiCF3SO3 nas porcentagens de 10, 20, 30 e 40%, em relação à massa de quitosana, mantendo sob agitação magnética por 30 minutos a temperatura ambiente. As soluções foram depositadas em placas de petri e levadas a estufa a 50 oC por 24 horas. Parte dos ESP´s permaneceram submersos em NH4OH a 0,5 mol L-1 por 5 horas. Ao final, lavou-se com água ultra pura e levou-se a estufa a 50 oC por 24 horas para secagem.
Neste trabalho as medidas TG-DTA foram realizadas em um analisador térmico simultâneo da Shimadzu modelo DTG-60H. A amostra foi depositada em um cadinho aberto de alumina e analisada em atmosfera de ar comprimido com fluxo de 50 mL min-1 e razão de aquecimento de 20 oC min-1. Para as medidas de DSC utilizou-se um equipamento da Shimadzu modelo DSC-60. Depositou-se a amostra em um cadinho de alumínio que em seguida foi devidamente fechado e analisado sob atmosfera de ar comprimido com fluxo de 50 mL min-1 e razão de aquecimento de 20 oC min-1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nas Figuras 1A e 1B são apresentadas as curvas TG-DTA das amostras não neutralizadas e neutralizadas. As curvas termogravimétricas (TG) apresentaram, de forma geral, perda de massa em três etapas. A primeira, do início do aquecimento até
150 oC, se deve à desidratação. Em seguida, de 250 oC a 400 oC, à decomposição do biopolímero formando um resíduo carbonáceo (Santos et. al., 2003). Ao final observa-se a queima do resíduo formado, na faixa de 400 oC a 800 oC para as amostras não neutralizadas e 400 oC a 700 oC para as neutralizadas. Em geral, as amostras apresentaram estabilidade térmica após a desidratação até próximo a 250 oC. A terceira etapa para as amostras não neutralizadas contendo sal de lítio mostram a sobreposição de outros processos de variação de massa que é melhor definido na amostra contendo 40% de LiCF3SO3. O teor de umidade diminui, para as amostras não neutralizadas de 12 para 7% e para as neutralizadas de 12 para 10%, à medida que a quantidade de sal aumenta.
As curvas DTA indicam a presença de um processo endotérmico associado à desidratação. Nas Figuras 2A e 2B, curvas de DSC, este processo é evidenciado. Os processos exotérmicos na região de 300 oC e 600 oC, são atribuídos a decomposição da matéria orgânica e a oxidação do resíduo carbonáceo, respectivamente. Para as amostras não neutralizadas contendo LiCF3SO3 observa-se o surgimento de um processo exotérmico na região de 700 oC, que se torna mais pronunciado de acordo com a quantidade do sal, fato não observado nas amostras neutralizadas. As curvas DTA das amostras neutralizadas se apresentam de forma muito semelhantes, independentemente da quantidade de LiCF3SO3, indicando que a etapa de neutralização leva a remoção do sal da estrutura do biopolímero por lixiviação.
CONCLUSÕES: As amostras não neutralizadas e neutralizadas encontram-se ligeiramente úmidas, pois já no início do aquecimento há perda de massa (curvas TG) e nota-se o começo de um processo endotérmico (curvas DTA e DSC). Nas curvas DTA das amostras não neutralizadas contendo LiCF3SO3 observa-se o surgimento de um novo processo exotérmico, na região de 700 oC, que se torna mais pronunciado de acordo com o aumento da quantidade de sal. Este efeito não é visualizado nas amostras neutralizadas sugerindo que a etapa de neutralização está ocasionando a remoção do sal da matriz polimérica por lixiviação.
AGRADECIMENTOS: CNPq, FAPEMAT, FINEP e UFMT
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Berger, J.; Reist, M.; Mayer, J. M.; Felt, O.; Peppas, N. A.; Gurny, R. Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels for biomedical applications. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, v. 57, 19-34, 2004.
Danczuk, M. Eletrólitos sólidos poliméricos a base de quitosana. 2007. Dissertação (Mestrado em Ciências na área de Físico-Química) – Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos – São Paulo.
Santos, J. E. dos; Soares, J da P.; Dockal, E. R.; Filho, S. P. C.; Cavalheiro, E. T. G. Caracterização de quitosanas comerciais de diferentes origens. Polímeros: ciência e tecnologia, v. 13, 242-249, 2003.
