ÁREA: Materiais
TÍTULO: POLIANILINA SUPORTADA EM POLÍMEROS MONOLÍTICOS POROSOS À BASE DE METACRILATO DE METILA E DIVINILBENZENO
AUTORES: Ferreira, D.V.L. (UEG) ; Silva, J.C.F. (UEG) ; Anjos, M.M. (UEG) ; Silva, V.J. (UEG) ; Caramori, S.S. (UEG) ; Rabelo, D. (UFG)
RESUMO: O presente trabalho teve por objetivo preparar polímeros monolíticos porosos à base de MMA e DVB para incorporação de PAni. Os polímeros monolíticos foram preparados por meio de polimerização em massa utilizando etanol e tolueno como diluentes inertes, seguido de incorporação da PAni em sua superfície. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia FTIR/ATR e medidas de área superficial. Os polímeros monolíticos produzidos apresentaram boa resistência mecânica e elevada porosidade. A incorporação da PAni se processou mais rapidamente na presença de HCl que na de HNO3. O espectro de FTIR apresentou bandas características do polímero e da PAni, indicando a presença da mesma em sua estrutura. O material produzido apresentou características ideais para a imobilização de enzimas.
PALAVRAS CHAVES: polímeros monolíticos; metacrilato de metila; polianilina
INTRODUÇÃO: Os polímeros intrinsecamente condutores (PIC), tais como a polianilina (PAni) e polipirrol (PPy) têm sido extensivamente estudados por causa de suas propriedades elétricas, óticas e magnéticas, associadas à estabilidade térmica, facilidade de síntese e dopagem. Entretanto, esses materiais apresentam dificuldades de processamento e baixa resistência mecânica, o que restringe o uso comercial. Tais limitações podem ser contornadas com a preparação de blendas poliméricas (ROSA et al., 2010). Outra maneira de ampliar a aplicação da PAni é a sua incorporação em suportes porosos, tais como os polímeros monolíticos e aplicá-la para a imobilização de enzimas. Nas últimas décadas, a utilização de polímeros monolíticos porosos vem despertando uma atenção considerável e suas aplicações vem aumentando gradativamente ao longo dos últimos anos. Estes materiais tiveram um desenvolvimento acelerado nos últimos 15 anos e atualmente, ocupam uma posição central nas ciências de separação e em outras áreas da química (BUCHMEISER, 2007). Isto ocorre, devido a sua grande variedade de aplicações em diversas modalidades, que vão desde a separação de proteínas e peptídeos (LI; LEE, 2009), passando pela biocatálise (JOSIĆ et al., 2001), fase estacionária em vários tipos de cromatografia, incluindo Cromatografia a Gás-GC (KOROLEV, et al., 2007), Cromatografia Líquida de Alta Eficiência-HPLC (SMITH; JIANG, 2008) e Eletrocromatografia Capilar-CEC (SEGATO et al., 2009; JING et al., 2011). Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo preparar polímeros monolíticos porosos à base de metacrilato de metila e divinilbenzeno e avaliar a incorporação da PAni em sua estrutura em presença de ácido clorídrico e ácido nítrico, por meio da polimerização oxidativa da polianilina.
MATERIAL E MÉTODOS: Os polímeros monolíticos de metacrilato de metila-divinilbenzeno (MMA-DVB) foram sintetizados por polimerização em massa empregando etanol ou tolueno como diluente. Para a síntese dos polímeros monolíticos, adicionou-se 0,1 g de peróxido de benzoíla, 4,0 mL de MMA e 1,6 mL de DVB a um Erlenmeyer de 50 mL. Em seguida, acrescentou o etanol ou tolueno e transferiu-se 0,3 mL dessa solução ao molde de 2 mL, o qual foi tampado e colocado em banho de glicerina a 70ºC, sob agitação magnética por 24 horas. Após este período, os polímeros monolíticos foram lavados e purificados em etanol e secos em estufa por 24 horas a 70ºC. Após esta etapa, os polímeros monolíticos foram colocados em contato com uma solução 80/20 de anilina/etanol (v/v) a temperatura ambiente por um período de 20 horas para intumescimento. Em seguida, os tarugos dos polímeros monolíticos intumescidos com a anilina foram lavados com água destilada para remoção do excesso de anilina. No processo de síntese da polianilina (PAni) , os tarugos do polímero monolítico de MMA-DVB, foram transferidos para um béquer ao qual foram adicionados 40 mL de solução ácida. O sistema reacional foi mantido sob agitação em banho de gelo até a estabilização da temperatura em 0°C. Separadamente, uma solução do agente oxidante foi preparada solubilizando-se o persulfato de amônio (APS), em 60 mL da solução ácida de HCl e HNO3 1,0 molL-1. Em seguida, a solução do agente oxidante foi adicionada lentamente à mistura reacional, que foi deixada sob agitação magnética à temperatura constante de 5ºC por 3 horas. Os polímeros monolíticos obtidos e contendo a PAni incorporada foram analisados por Espectroscopia FTIR/ATR, medidas de área superficial específica, determinação de volume de poros e Microscopia ótica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As condições de síntese empregadas na preparação dos polímeros monolíticos resultaram na formação de tarugos com formato cilíndrico, de acordo com a forma do molde empregado na síntese. Os polímeros apresentaram estruturas morfológicas características de um material do tipo macroporoso, devido à ação do etanol ou do tolueno que funcionam como agente formadores de poros, visto que os mesmos são diluentes não solvatantes para as cadeias dos polímeros monolíticos. Os polímeros apresentaram também boa resistência mecânica e uma porosidade elevada. A incorporação da PAni na estrutura dos polímeros monolíticos via polimerização oxidativa da anilina apresentou características distintas, uma vez que, a formação da PAni foi mais rápida na presença de HCl do que na de HNO3, o que pode indicar que a velocidade de polimerização depende do tipo de ácido utilizado na síntese. O HCl possui uma cinética de reação maior do que a do ácido nítrico, pois em meio aquoso ele tem uma maior dissociação, e consequentemente uma maior eficiência de protonação. Devido a esse fato, quando a solução oxidante é adicionada ao sistema reacional, forma-se uma camada de PAni na superfície do polímero monolítico, impedindo que o agente oxidante seja difundido para o interior do mesmo, logo, a formação da PAni ocorre, quase que somente na superfície do polímero (LOBO, 2005). Com a utilização do HNO3, observou-se que além da superfície, o interior dos polímeros também apresentou a formação da PAni. Como resultado, a polianilina encontra-se na parte interna e externa dos polímeros monolíticos. Os espectros de FTIR/ATR dos polímeros monolíticos e com a PAni incorporada, apresentaram bandas características, tanto do polímero MMA-DVB, quanto da PAni, indicando a presença da mesma na estrutura dos polímeros.
CONCLUSÕES: Os tarugos dos polímeros monolíticos obtidos apresentaram um formato cilíndrico, uma boa resistência mecânica e elevadas área superficial e porosidade. Já a incorporação da PAni nos respectivos polímeros monolíticos, apresentou uma melhor incorporação na presença de HNO3 que na de HCl, visto que, na presença do primeiro a incorporação da PAni ocorre também no interior dos poros do polímero e não somente na superfície, como é o caso da polimerização na presença do HCl. Os espectros de FTIR confirmaram a incorporação da PAni na estrutura dos polímeros.
AGRADECIMENTOS: Os Autores agradecem a FAPEG, o Instituto de Química da UFG pelas análises de área superficial e a Coremal pela doação dos monômeros.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BUCHMEISER, M. R. 2007. Polymeric Monolithic Materials: Syntheses, Properties, Functionalization and Applications, Polymer. 48: 2187-2198.
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JOSIĆ, D.; BUCHACHER, A,; JUNGBAUER, A. 2001. Monoliths as Stationary Phases for Separation of Proteins and Polynucleotides and Enzymatic Conversion, Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications. 752: 191-205.
KOROLEV, A. A.; POPOVA, T. P.; SHIRYAEVA, V. E.; KOZIN, A. V.; KURGANOV, A. A. 2007. Loading Capacities of Monolithic Capillary Columns in Gas Chromatography, Russian Journal of Physical Chemistry A. 81: 469-474.
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