51º CBQ - CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS À BASE DE POLIANILINA/PVAL/ATAPULGITA ORGANOFÍLICA

ÁREA: Materiais

TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS À BASE DE POLIANILINA/PVAL/ATAPULGITA ORGANOFÍLICA

AUTORES: OLIVEIRA, M.E.R. (UFPI) ; SANTOS, L.M. (UFPI) ; SOARES, M.F.R. (UFPI) ; LEITE, C.M.S. (UFPI)

RESUMO: Nanocompósitos de PANI/PVAL/Argila foram obtidos com Atapulgita (ATPG) e ATPG tratada quimicamente para comparação das propriedades químicas. A organofilização da ATPG consistiu na inserção de moléculas orgânicas, sais quartenários de amônio, intercaladas entre as camadas da argila. Os filmes PANI/PVAL/ATPG foram preparados, usando a técnica casting, onde a ATPG foi adicionada em uma solução contendo PANI e PVAL dispersos em um mesmo solvente. Os filmes poliméricos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos por FTIR mostraram a presença dos grupos característicos dos sais na argila e o DRX confirmou a intercalação dos mesmos nas camadas da argila.

PALAVRAS CHAVES: atapulgita, argila organofílica, nanocompósitos

INTRODUÇÃO: A Atapulgita, argilomineral de hábito fibroso, é um filossilicato 2:1 que apresenta folhas octaédricas contínuas em apenas uma dimensão e folhas tetraédricas também divididas em forma de fita por inversão, com os oxigênios apicais apontando alternadamente para cima e para baixo, em fitas adjacentes, mas ainda ligadas, resultando numa estrutura porosa cujos canais contêm cátions trocáveis e moléculas de água (OLIVEIRA, 2003). A intercalação de surfactantes entre as camadas de uma argila modifica as propriedades da superfície hidrofílica, aumentando o espaço basal entre elas. A intercalação do polímero entre as lamelas da argila pode promover um material que apresentará características hibridas com boa estabilidade térmica da matriz inorgânica (argila) e a resistência mecânica dos polímeros (LILIANE, 2010). A polianilina (PANI) e o poli(álcool vinílico) ou PVAL, polímero condutor e estrutural, respectivamente, foram utilizados neste trabalho para a preparação das blendas PANI/PVAL e posterior intercalação na matriz inorgânica, no caso a argila. Utilizando um processo chamado dopagem é possível aumentar a condutividade de materiais tais como polímeros orgânicos e semicondutores inorgânicos. Antes da preparação das blendas a PANI foi dopada através de reações de protonação (ácido-base), e a desprotonação ocorre reversivelmente por tratamento semelhante com solução aquosa básica de NH4OH. Esse trabalho tem como objetivo a obtenção e caracterização de nanocompósitos de PANI/PVAL/Argila modificando a ATPG ao inserir moléculas orgânicas intercaladas entre as camadas da argila, com o processo de organofilização, assim como a caracterização dos nanocompósitos de PANI/PVAL/Argila usando técnicas como DRX, FTIR, MEV.

MATERIAL E MÉTODOS: Para a preparação da Atapulgita Organofílica utilizaram-se os sais quartenários: brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) e o cloreto de cetil trimetil amônio (CTAC). Para a obtenção da argila Organofílica utilizando o CTAB e CTAC preparou-se soluções argila/CTAB e argila/CTAC, contendo 1600 mL de água destilada para 32 g de argila, mantendo-se a quente sob agitação mecânica por 20 min, feito isso os recipientes foram fechados e mantidos à temperatura ambiente por 24 horas. Após esse tempo, o material obtido foi filtrado a vácuo e secado em estufa a 60º C, por 24 horas. Por fim, os aglomerados secos foram desagregados e passados em peneira nº 200 (Phi = 0,074 mm) para posterior caracterização (R. BARBOSA et al., 2006). Na síntese química da PANI, a anilina purificada foi misturada à solução de H2SO4 0,5 mol/L e em seguida, uma solução aquosa de (NH4)S2O8, foi adicionada a mistura deixando-se reagir por 24 h, obtendo-se ao final o sal de esmeraldina. Para a obtenção da base de esmeraldina misturou-se a uma solução de NH4OH 0,1 mol/L ao sal de esmeraldina, sob constante agitação. Por fim obteve-se um pó azul, o qual foi seco na estufa a 60 ºC durante 4 horas. A solução foi filtrada, lavada e seca para a obtenção do pó de PANI desdopada. A técnica utilizada para a preparação dos filmes poliméricos PANI/PVAL/ATPG, natural e modificada, foi “casting”, a qual consiste em espalhar a solução polimérica sobre lâminas de BK-7 com o auxílio de uma pipeta. A caracterização dos nanocompósitos de PANI/PVAL/ATAPULGITA foi feita usando técnicas de difração de raios X (DRX), FTIR e MEV.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Amostras de Atapulgita natural e modificada com Cetremide (Brometo de cetil trimetil amônio - CTAB) e Genamim (Cloreto de cetil trimetil amônio -CTAC) foram caracterizadas pela técnica de DRX para observação de possíveis modificações em sua estrutura cristalina em função do tratamento realizado. Um pico de difração típico da Atapulgita ocorre a 2 theta = 8,5º e é atribuído à difração primária do plano da face do cristal (110). Observa-se que a ATPG modificada exibe picos proeminentes na mesma região da Atapulgita natural. Pode-se observar que houve pouca modificação na estrutura cristalina da Atapulgita com a modificação Organofílica da argila, no entanto este resultado é esperado devido à estrutura cristalina da ATPG não se encontrar na forma de lamelas. No espectro de FTIR da ATPG aparecem as bandas em: 978 cm-1 atribuída ao estiramento vibracional Si-O; 1654 cm-1 referente à água coordenada ao Mg; 3543 cm-1 devida ao estiramento vibracional da água intercalada dentro da argila e 3616 cm-1 atribuída ao estiramento vibracional da hidroxila (OH). Observa-se ainda o surgimento de bandas em 2851 e 2924 cm-1 no espectro da Atapulgita modificada, devido à oscilação da ligação C-H comprovando a modificação Organofílica da Atapulgita. Observou-se também que a banda entre 1000 cm-1 e 1100 cm-1 está diretamente relacionada com a concentração de argila, estiramento Si-O, incorporada na blenda polimérica, pois a medida que foi aumentado o percentual de Argila nos filmes observou-se a maior intensidade da banda. O MEV da ATPG mostra agregados de forma compactos, enquanto que as amostras da ATPG organofílizada e dos filmes PANI/PVAL/ATPG apresentam morfologia diferenciada, apresentando heterogeneidade no tamanho das partículas, e a superfície dos aglomerados se mostra irregular.

CONCLUSÕES: Os resultados de FTIR e DRX confirmaram a intercalação dos sais quaternários de amônio entre as camadas da ATPG, pela presença de bandas características e pela ausência de deslocamento no DRX. Nos Nanocompósitos o aumento de intensidade da banda de estiramento Si-O, entre 1000 cm-1 e 1100 cm-1, confirmou a intercalação da argila. A obtenção das micrografias permitiu concluir que a incorporação de 3% de Atapulgita modificada nas blendas poliméricas PANI/PVAL levou a modificação da morfologia dos filmes, sendo observada uma distribuição com orientação aleatória da ATPG.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem UFPE e LIMAV-UFPI, pelas análises de DRX, MEV e FTIR.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARBOSA, R., ARAÚJO, E. M., OLIVEIRA, A. D. de, MELO, T. J. A. Efeito de sais quaternários de amônio na organofilização de uma argila bentonita nacional. Cerâmica, v. 52 p. 264-268, 2006.
CHEN, C. Effect of attapulgite on the crystallization behavior and mechanical properties of poly(butylene succianate) nanocomposites. Journal of Physics and Chemistry of Solids, v.69, p. 1411-1414, 2008.
LILIANE, C. A. S. Obtenção e caracterização de nanocompósitos à base de polihidroxialcanoato/atapulgita. Dissertação de mestrado. Universidade federal de Sergipe, São Cristóvão, 2010.
OLIVEIRA, C. H., Caracterização Tecnológica de Atapulgitas do Piauí. RJ: CETEM, 2003.
SHAO, L.; QIUA, J.; LIU, M.; FENG, H.; ZHANG, G.; LÜ, S.; QIN, L. Preparation and characterization of attapulgite/polyaniline nanoﬁbers via self-assembling and graft polymerization. Journal of Chemical Engineering, v. 161, p. 301 - 307, 2010.