A influência do grau de epoxidação em borracha de polibutadieno na graftização in situ com poli (ácido lático)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Dias, M.L.D. (INSTITUTO DE MACROMOLÉCULAS/UFRJ) ; Schoene, F.A.P.S. (INSTITUTO DE MACROMOLÉCULAS/UFRJ) ; Graciano, I.A.G. (INSTITUTO DE MACROMOLÉCULAS/UFRJ) ; Ramirez, C.S.R. (INSTITUTO DE MACROMOLÉCULAS/UFRJ)

Resumo

O poli(ácido lático)(PLA) é atualmente um importante polímero por ser derivado da biomassa e, portanto, possível de se biodegradar. Seguindo a tendência de uma busca por uma melhoria nas propriedades mecânicas deste polímero, borracha de polibutadieno(PB) foi utilizada neste trabalho para melhoria dessas propriedades. Para compatibilização utilizamos a epoxidação da borracha com o objetivo de graftização com o lactídeo in situ. Os estudos iniciais demonstram que o alto grau de epoxidação pode interferir na incorporação da borracha ao lactídeo, comprovado pelo rendimento e percentual de borracha presente.

Palavras chaves

poli (ácido lático); graftização; polibutadieno epoxidado

Introdução

O século XXI vive na eminência dos problemas relacionados ao aquecimento global e a escassez de recursos naturais para uso diário. O desenvolvimento de materiais plásticos eco eficientes, sustentáveis, recicláveis, biodegradáveis é uma necessidade aos padrões de consumo atuais. Em consonância a esta demanda, volta-se a atenção à produção de um polímero muito conhecido de origem biológica e degradável, o poli(ácido lático) (ou polilactídeo) (PLA) (Jesus, 2013). Como polímero vítreo ou amorfo, o PLA tende a apresentar comportamento frágil à fratura, é rígido, sofrendo algumas deformações indesejáveis em algumas utilizações (Dargaville, Vaquete et a.l, 2012). Umas das formas mais promissoras de tenacificação de polilactídeos é pela adição de borrachas ou elastômeros. Assim como no poliestireno de alto impacto (HIPS) (Correa et al. 2008), trabalhos relatados indicam ser possível este caminho. Em recente trabalho (Wang et al. 2016) demonstrou ser possível uma melhoria nas propriedades do poli (ácido lático) pela mistura compatibilizada de borracha de polibutadieno epoxidadas, alcançando a melhor resistência com a mistura de borracha com grau de epoxidação em torno de 20%. Acreditamos ser este o caminho para a graftização in situ sugerida neste trabalho.

Material e métodos

Foram utilizados os seguintes materiais listados a seguir para Epoxidação da Borracha e seguinte polimerização: -Amostra de polibutadieno de baixo e alto cis cedida pela Innova S/A segundo os códigos PB2 com baixo teor de cis (aproximadamente 35%) e PB6 com alto teor de cis (aproximadamente 95%), -Ácido fórmico da Sigma-Aldrich -Peróxido de Hidrogênio (30%mol/vol) da Sigma-Aldrich -Carbonato de Cálcio da Sigma-Aldrich -Tolueno da Sigma-Aldrich -Xileno da Sigma-Aldrich -Lactídeo -Octoato de Estanho (Sn(Oct)) da Sigma-Aldrich Epoxidação de PB O polibutadieno foi epoxidado seguindo metodologia descrita na literatura para borrachas de estireno e polibutadieno (SBR) (Pedrini, 1999) e adaptada para polibutadieno por Santin (Santin, 2001). Elastômero comercial será solubilizado em tolueno e após dissolução total, adicionado o agente de epoxidação, ácido perfórmico, gerado in situ, através da reação do ácido fórmico com o peróxido de hidrogênio. Graftização de EPB Foram utilizadas amostras de borracha de polibutadieno epoxidadas (EPB) de alta e de baixa massa molar, preparadas a partir de polibutadieno comercial utilizado para produção do polímero pela Innova S/A, com teores de epoxidação variados, conforme metodologia já descrita anteriormente. O EPB preparado foi dissolvido em tolueno ou xileno e a polimerização ocorreu na presença do iniciador octoato de estanho (Sn(Oct)2) e do lactídeo, a 110°C ou 140°C, dependendo do solvente, e o tempo de reação de 3, 5 ou 24 horas. O polímero obtido (EPB-PLLA) foi diluído em clorofórmio, precipitado em etanol para retirada de solvente e separado para caracterização.

Resultado e discussão

A polimerização in situ de lactídeo com borracha de polibutadieno epoxidadas demonstrou valores de incorporação de borracha diferentes para diferentes graus de epoxidação conforme tabela em anexo, È possível notar que baixos graus de epoxidação apesar de apresentarem uma boa incorporação da borracha, não favoreceram a polimerização do lactídeo, onde obtivemos rendimentos inferiores a 40%, porém com incorporação de borracha de até 30%. Quando utilizada EPB de maior teor de epoxidação, ficou clara a incorporação relativa de borracha menor por conta de um maior rendimento na polimerização do lactídeo. Acreditamos que tal limite na quantidade de grupos epóxido na borracha de polibutadieno possa estar relacionado com a formação de ligações cruzadas na EPB e que atrapalhe na polimerização do lactídeo. Com a continuidade das pesquisas e testes de caracterização dos materiais podemos confirmar esta hipótese.

Amostras de poli(ácido lático) graftizado com polibutadieno, condções, grau de epoxidação e incorporação da borracha e rendimento

Conclusões

A partir de borracha de polibutadieno epoxidadas é possível obter a graftização com lactídeo em reação in situ dos materiais em solução já que a borracha para estar disponível à reação deve estar dissolvida. O grau de epoxidação influencia na compatibilização porém há um limiar que interfere na relação entre a incorporação da borracha e o rendimento da reação de polimerização. É necessária a continuidade das pesquisas para confirmarmos a possibilidade de formação de ligações cruzadas entre os anéis epóxido presentes na borracha com altas taxas deste grupo funcional.

Agradecimentos

Agradecimentos ao CNPQ E CAPES/FAPERJ PELAS BOLSAS CONCEDIDAS AO PROJETO.

Referências

CORREA, C. A.; ROVERE, J.; GRASSI, V. G.; PIZZOL, M. F. D. Caracterização Morfológica do Poliestireno de Alto Impacto (HIPS). Polímeros: Ciência e Tecnologia. Vol. 18, nr. 1, p. 12-19, 2008
DARGAVILLE, B. L. et al. Cross-Linked Poly (trimethylene carbonate-co-L-lactide) as a Biodegradable, Elastomeric Scaffold for Vascular Engineering Applications, Biomacromolecules, v. 12, p.3856-3869, 2011.
JESUS, K.F. Síntese e Caracterização de Copolímeros de Carbonato de Trimetileno e Lactídeo usando como um Iniciador Composto de Metais Bioativos, Dissertação de Mestrado, IMA/UFRJ, 2013.
WANG, Y.; WEI, Z.; LENG, X.; SHEN, K.; LI, Y. Highly toughened polylactide with epoxidized polybutadiene by in-situ reactive compatibilization. Polymer v. 92, p.74-83, 2016.
ZABALA, Antoni. A prática educativa. Porto Alegre: ArtMed, 1998