Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: Obtenção de um derivado celulósico bifuncional
AUTORES: Lima, L. (UFPI) ; Ferreira, F. (UFPI) ; Silva, L. (UFPI) ; Silva, F. (UFPI) ; Santos Junior, L. (UFPI) ; Santos, M. (UFPI) ; Silva Filho, E. (UFPI)
RESUMO: A celulose pura tem pouca aplicabilidade ao ser comparada com a diversidade de aplicações desta quando modificada. Este perspectiva gerou o objetivo deste trabalho em modificar a celulose por incorporação de moléculas de etilenodiamina e etilenosulfeto em três proporções molares (1:1, 1:2 e 1:4 em etilenodiamina e etilenosulfeto respectivamente) sendo a cloração da celulose uma etapa intermediaria, além da caracterização dos materiais finais. Por Análise Elementar confirmou-se a modificação com a diminuição da quantidade de Cloro após a incorporação dos novos agentes, configurando assim a substituição dos cloros presentes, assim como determinou-se as quantidades de nitrogênio e enxofre presentes em cada material, onde essa e outras caracterizações confirmaram o sucesso da modificação.
PALAVRAS CHAVES: cellulose; modificação; caracterização
INTRODUÇÃO: As pesquisas relacionadas a materiais naturais ou sintéticos, cujas superfícies poliméricas, aparentemente inertes, possam sofrer reações simples ou complexas, causando modificações das propriedades físicas e químicas com a finalidade de torná-los úteis em varias aplicações, vêm se intensificando nas ultimas décadas (BABEL, S. et. al. 2003).
Na busca por novos materiais, a fonte natural é, sem dúvida, a mais explorada por apresentarem características como biodegradabilidade e por serem recursos renováveis, como é o caso da celulose (JAL, P.K. et. al. 2004).
A celulose pura tem pouca aplicabilidade ao ser comparada com a diversidade de aplicações desta quando modificada (KAMEL, S. et. al. 2006). Por isso é que ocorrem modificações químicas, sendo um dos principais objetivos da modificação aumentar a capacidade de adsorção de agentes tóxicos em meio aquoso e/ou não-aquoso (MCDOWALL, D. J. et. al.1984). Além disto, as modificações químicas podem ser usadas para variar algumas outras propriedades da celulose, como seu caráter hidrofílico ou hidrofóbico, elasticidade, adsorção em geral, resistência a ataques microbiológicos, resistência térmica e mecânica (KOBAYASHI, S. et. al. 2001).
O objetivo do presente trabalho é modificar a superfície da celulose por incorporação de moléculas de etilenodiamina e etilenosulfeto em três proporções molares (1:1, 1:2 e 1:4 em etilenodiamina e etilenosulfeto respectivamente) sendo a cloração da celulose uma etapa intermediaria, e caracterizar os materiais finais por Espectroscopia na região do infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear no núcleo de 13C, Analise Elementar e Análise térmica.
MATERIAL E MÉTODOS: Neste trabalho realizou-se a modificação da superfície da celulose com agentes obtidos após a reação entre as bases etilenodiamina e etilenosulfeto, em três diferentes proporções molares 1:1, 1:2 e 1:4 em etilenodiamina e etilenosulfeto respectivamente. A obtenção dos três agentes consistiu de reações desenvolvidas em 50 cm3 de DMA como solvente a uma temperatura de 55 ºC realizadas durante 5 h, utilizando-se o volume fixo de etilenodiamina igual a 5 cm3 e volumes de etilenosulfeto equivalentes às três proporções molares indicadas anteriormente.
Em seguida, as celuloses modificadas com etilenodiamina+etilenosulfeto (ED+ES) nas diferentes proporções foram obtidas a partir da adição de 5,0 g da celulose clorada às misturas reacionais que deram origem aos três novos agentes, que foram conseguidos após as reações descritas anteriormente, e essas misturas foram mantidas em refluxo e agitação constante por 4 horas a uma temperatura de 328 K. Posteriormente o material foi filtrado e lavado com água, depois foi seco à vácuo a temperatura ambiente.
Por fim os materiais foram caracterizados por analise elementar, espectroscopia na região do IV, RMN no núcleo 13C no estado sólido, e termogravimetria.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Por Análise Elementar confirmou-se a modificação com a diminuição da quantidade de Cl após a incorporação dos novos agentes, configurando assim a substituição dos cloros presentes, assim como por expor as quantidades de nitrogênio e enxofre presentes em cada material, quantidades essas que foram utilizadas para se determinar as razões S/N que mostram-se com valores próximos de 12 nos três casos, o que sugere uma proporção de 6 etilenosulfetos para 1 etilenodiamina aproximadamente e independente da proporção molar utilizada na reação.
Pela espectroscopia de absorção na região do infravermelho, Figura 1 encontram-se a presença de uma banda de absorção intensa em 1425 cm-1 é atribuída a deformação angular de grupos (CH2) o que confirma a presença em grande quantidade deste grupo, outra banda importante é a que aparece em 1180 cm-1 referente a absorção de vibração da ligação (C-N) e as bandas que aparecem na região abaixo de 800 cm-1 que são atribuídas a deformação angular (CH2-S-R) onde R pode ser carbono (banda em 720 cm-1) configurando a formação das subsequentes cadeis de etilenosulfeto, assim como pode ser hidrogênio (banda em 660 cm-1) representando o final da cadeia com grupos SH.
Nos três espectros que representam os materiais finais na caracterização por RMN de 13C, Figura 2, nota-se a presença de sinal em torno de 33 ppm que é atribuído aos CH2 provenientes do material ancorado (*CH2), visto que estes carbonos estão próximos a átomos de enxofre que levam os mesmos a uma região de menor deslocamento químico em relação aos demais carbonos da celulose.
A analise termogravimétrica mostrou que os materiais finais obtidos, com execeção da Cel-ED+ES3, apresentam-se com maior estabilidade térmica que o material de partida, fato observado em diversos materiais.
Figura 1: Espectros de absorção na região do infravermelho para a celu
Figura 2: RMN de 13C, com *CH2 atribuído aos carbonos secundários dife
CONCLUSÕES: Obteve-se sucesso na modificação proposta, e as caracterizações realizadas confirmaram este sucesso, com as quantidades de nitrogênio e enxofre determinados nos materiais finais por Analise Elementar. As bandas de absorção no IV características dos grupos presentes no composto formado na reação entre as bases mostram-se também presentes nos materiais finais. Por RMN de 13C pode-se notar a presença de um intenso sinal em torno de 33 ppm referente a carbonos com um ambiente químico diferente dos existentes na estrutura da celulose. E por TG observou-se perfis semelhantes de decomposição.
AGRADECIMENTOS: CAPES, CNPq e UFPI.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Babel, S.; kurniawan , T.A. (2003) Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review. J. Hazard. Mater, B97: 219–243.
Jal, P.K.; Patel, S.; Mishra, B.K.; (2004) Chemical modification of silica surface by immobilization of functional groups for extractive concentration of metal ions. Talanta, 62:1005-1028.
Kamel, S.; Hassan, E.M.; El-Sakhawy, M. (2006) Preparation and Application of Acrylonitrile-Grafted Cyanoethyl Cellulose for the Removal of Copper (II) Ions. J. Appl. Polym. Sci, 100: 329–334.
MCDOWALL, D.J.; GUPTA, B.S.; STANNETT, V.T. (1984) Grafting of vinyl monomers to cellulose by ceric ion initiation. Prog. Polym. Sci. 10: 1-50.
Kobayashi, S.; Sakamoto, J.; Kimura, S. (2001) In vitro synthesis of cellulose and related polysaccharides. Prog. Polym. Sci. 26: 1525-1560.