ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Preparação de filmes de PVC quimicamente modificado visando à aplicação em processos de separação
AUTORES: SILVA, A. C. G. (UFU) ; ASSUNÇÃO, R. M. N. (UFU) ; VIEIRA, J. G. (UFU) ; RODRIGUES FILHO, G. (UFU) ; RIBEIRO, S. D. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho, canos de policloreto de vinila (PVC) descartados da construção civil foram desidroclorados para a produção de filmes. A modificação do PVC foi confirmada pelo aparecimento de bandas em 3424 cm-1 atribuída ao estiramento da ligação O-H e 1647 e 1006 cm-1 atribuídas ao estiramento das ligações C=C e =C-H, respectivamente. Foram produzidos filmes do PVC desidroclorado (DPVC) e do PVC não modificado para avaliar propriedades de transporte, como o fluxo de água usando a técnica do copo de Payne. O fluxo de água para o DPVC foi de 1,6091.10-6, superior ao valor de 6,4490.10-8g.cm-2.s-1µm para o PVC não modificado, mostrando que o DPVC possui uma estrutura mais hidrofílica, o que favorece o transporte de água, aspecto importante na aplicação futura deste em processos de separação.
PALAVRAS CHAVES: policloreto de vinila (pvc), reciclagem, fluxo de água.
INTRODUÇÃO: O policloreto de vinila (PVC) é um importante termoplástico, não – biodegradável usado em várias aplicações, incluindo tubos, conexões, cabos de isolamento, filmes, calçados e embalagens (MACHADO et al., 2010; WU et al., 2008). A grande versatilidade deste polímero é responsável pelo seu elevado consumo e também pela geração de grande quantidade de resíduos. A reciclagem do PVC oferece alguns problemas principalmente relacionados à presença de elevada quantidade de átomos de cloro ligados à estrutura do polímero. A reciclagem térmica e mecânica pode levar à decomposição e à desidrocloração e o aproveitamento do PVC para produção de energia só pode ser realizado com o emprego de filtros especiais, o que torna o processo relativamente caro. A modificação química de polímeros descartados permite a produção de materiais com novas características que podem ser utilizados em processos distintos daqueles do polímero original. O PVC pode ser modificado por substituição nucleofílica dos átomos de cloro em sua estrutura e por reações de eliminação, levando à desidrocloração e à formação de ligações duplas conjugadas. A desidrocloração contribui para o sucesso da reciclagem química de plásticos descartados contendo PVC (WU et al., 2008), produzindo o PVC desidroclorado (DPVC) (GUO et al., 1999 e 2001). Essa transformação é interessante tanto pelo fato de ampliar a possibilidade do uso do PVC, como também por reduzir a toxicidade atribuída à presença do cloro (MACHADO, 2009).
Considerando estes aspectos, membranas de filmes do DPVC foram produzidas e caracterizadas através das técnicas de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e fluxo de água, para avaliar as propriedades de transporte do material modificado visando aplicações em processos de separação.
MATERIAL E MÉTODOS: Os tubos e conexões de PVC descartados da construção civil foram lavados com água destilada e secos à temperatura ambiente (25ºC) e posteriormente, foram triturados. A desidrocloração do PVC foi realizada usando uma solução de hidróxido de potássio (KOH) 40% e polietilenoglicol (PEG) 400 g/mol como catalisador de transferência de fase. A fase orgânica foi produzida empregando-se Tetrahidrofurano (THF), PVC e PEG em uma proporção de 20:1:2 (m/m). Esta fase foi adicionada à solução aquosa de KOH, sendo que a mesma foi mantida sob agitação por 24 h. Após este período, o produto foi lavado com água destilada e etanol e seco à temperatura ambiente (25ºC).
Os filmes do PVC não modificado e do PVC desidroclorado foram preparados dissolvendo-se esses materiais em THF e, posteriormente, evaporados em uma superfície plana. Em seguida, os mesmos foram retirados para a realização das análises das amostras.
As amostras de PVC não modificado e de PVC desidroclorado (DPVC) foram caracterizadas por FTIR usando um equipamento Shimadzu IR Prestige-21. As amostras foram misturadas com brometo de potássio (KBr) em uma proporção de 1:100 (m/m). Foram realizadas 28 varreduras com uma resolução de 4 cm-1.
O fluxo de vapor de água através das membranas foi medido usando a técnica do copo de Payne. As membranas foram recortadas na forma de disco, com o mesmo diâmetro do copo de Payne e suas espessuras foram previamente medidas com um micrômetro. A água foi adicionada aos copos e as membranas foram colocadas no suporte dos mesmos. O sistema foi pesado e colocado em um dessecador contendo um agente secante. A perda de massa do sistema foi acompanhada a cada hora, durante 9 horas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Caracterização das amostras por FTIR:
A figura 1 apresenta os espectros na região do infravermelho para filmes de PVC e PVC desidroclorado (DPVC). As amostras apresentam diferenças nítidas devido ao processo de desidrocloração que podem ser evidenciadas pela coloração amarelada do filme de DPVC e pelo aparecimento de algumas novas bandas nos espectros na região do infravermelho.
A ocorrência da reação de eliminação é evidenciada pela presença das bandas em 1647 e 1006 cm-1 e a modificação do perfil e diminuição da intensidade das bandas na região 702 e 624 cm-1 atribuídas ao estiramento da ligação C – Cl. Além de produtos de eliminação na cadeia observa-se a presença da banda associada ao estiramento da ligação O–H indicando uma possível reação de substituição nucleofílica, que pode ser confirmada devido à presença da banda 1100 cm-1, atribuída para a deformação da ligação C-O.
Fluxo de Vapor de Água:
A medida do fluxo de água através dos filmes poliméricos é uma técnica que permite além de avaliar características de transporte de um sistema de acordo com o penetrante escolhido neste caso a água, permite obter informações quanto a modificações da morfologia e da estrutura do material em estudo. A tabela 1 apresenta os valores de fluxo de água obtidos para os filmes estudados.
Observa-se que o valor do fluxo de água para o filme DPVC é cerca de 25 vezes maior que o observado para o filme de PVC original. Esta mudança pode ser atribuída à modificação química do PVC com a presença de grupos hidroxilas, grupos hidrofílicos que melhoram o desempenho do filme no transporte de um penetrante polar como a água.
CONCLUSÕES: A modificação química do PVC foi efetiva na produção de um material com grupos hidroxilas e insaturações distribuídas pela cadeia polimérica indicando a ocorrência de uma competição entre reação de substituição nucleofílica e eliminação. Observou-se um aumento no fluxo de água no filme DPVC. Esta mudança de desempenho em comparação ao filme do PVC original é um aspecto importante na aplicação futura deste material em processos de separação.
AGRADECIMENTOS: À CAPES pelo apoio financeiro e pelo portal de periódicos www.periodicos.capes.gov.br, à FAPEMIG projeto APQ 02269-09 e Vieira agradece pela bolsa de Doutorado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GUO, L.; SHI, G.; LIANG, Y. 1999. High-quality polyene films prepared by poly (ethylene glycol)s catalyzed dehydrochlorination of poly (vinyl chloride) with potassium hydroxide. European Polymer Journal, 35: 215-220.
GUO, L.; SHI, G.; LIANG, Y. 2001. Poly(ethylene glycol)s Catalyzed Homogeneous Dehydrochlorination of Poly(vinyl chloride) with Potassium Hydroxide. Polymer, 42: 5581- 5587.
MACHADO, H. M. A. M. M. S. Reciclagem química do PVC: aplicação do PVC parcialmente desidroclorado para a produção de um trocador iônico. 2009. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Uberlândia (UFU).
MACHADO, H. M. A. M. M. S.; RODRIGUES FILHO. G; ASSUNÇÃO, R. M. N.; SOARES, H. M.; CAMGÂNI A. P. M.; CERQUEIRA, D. A.; MEIRELES, C. S. 2010. Chemical recycling of poly(vinyl chloride): Application of partially dehydrochlorinated Poly(vinyl chloride) for producing a chemically modified polymer. Journal of Applied Polymer Science, 115: 1474-1479.
WU, Y.; ZHOU, Q.; ZHAO, T.; DENG, M.; ZHANG, J.; WANG, Y. 2008. Poly(ethylene glycol) enhanced dehydrochlorination of poly(vinyl chloride). Journal of Hazardous Materials.
