SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO COPOLÍMERO POLI(ACRILATO DE ETILA-CO-DIVINILBENZENO) MAGNETIZADO
ISBN 978-85-85905-23-1
Área
Materiais
Autores
Ramos, G.S.M. (IFRJ) ; Aguiar, K.L.N.P. (IMA-UFRJ) ; Pereira, K.A.B. (IMA-UFRJ) ; Pedrosa, M.S. (IFRJ) ; Neves, M.A.F.S. (IFRJ)
Resumo
Resinas poliméricas podem ser usadas como resinas sequestradoras, tendo como objetivo a retirada de impurezas do meio sem modificar quimicamente o produto de interesse contido nele. Resinas magnetizadas são compostas por partículas magnéticas incorporadas a uma matriz polimérica. Neste trabalho, utilizou-se a técnica de polimerização em suspensão para a obtenção do copolímero poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) com propriedades magnéticas. Para a caracterização, foram realizadas análises de espectroscopia no infravermelho, fluorescência de raio x, testes de força magnética, distribuição de tamanhos de partícula e microscopia eletrônica de varredura. Desta forma, foi possível verificar a formação do copolímero esperado e investigar a incorporação do material magnético.
Palavras chaves
Resinas magnetizadas; maghemita; acrilato de etila
Introdução
Reagentes poliméricos são citados na literatura como polímeros reativos, reagentes em fase sólida, reagentes polímeros suportados ou simplesmente resinas (CHEMINAT, 1980). Uma de suas classificações é como polímeros sorventes ou resinas sequestradoras (FERNANDES, 2007). Sequestradores poliméricos são empregados após o término de reações, com objetivo de remover impurezas, excesso de reagentes ou subprodutos. (OLIVEIRA, 2015). Por serem insolúveis, permitem realizar separações em fase sólida, apresentando como uma das suas principais vantagens a remoção de resíduos sem modificar quimicamente o produto de interesse em soluções aquosas ou orgânicas. Esferas de polímeros magnetizados, também chamadas de resinas magnetizadas, são obtidas através da incorporação de partículas magnéticas em uma matriz polimérica. Essas resinas têm despertado um enorme interesse no ramo de pesquisa e desenvolvimento, visto que elas apresentam um grande potencial de aplicação em ciência ambientais, para a retirada de impurezas de locais afetados. Após sua funcionalização, atuam adsorvendo o contaminante e podem ser separadas e recolhidas de um meio com a aplicação de um campo magnético externo (CASTANHARO et al., 2012; COSTA et al., 2012). Essas estruturas podem ser sintetizadas a partir de diversas técnicas de polimerização, sendo a técnica em suspensão a mais utilizada. Dentre os métodos para caracterização desses polímeros, destaca- se a espectroscopia no infravermelho, as análises por microscopia e a distribuição por tamanho de partículas (MACHADO et al., 2007). Sendo assim, este trabalho tem como objetivo produzir a resina poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) magnetizada e realizar sua caracterização.
Material e métodos
A síntese da resina poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) foi feita a partir da polimerização em suspensão, tendo como monômeros o acrilato de etila e o divinilbenzeno (agente de reticulação) (DVB), poli(álcool vinílico) (PVA) como agente de suspensão, na presença do diluente heptano e sendo iniciada via radicais livres a partir da decomposição térmica do iniciador de polimerização peróxido de benzoíla (BPO). Para conferir propriedades magnéticas, a reação ocorreu na presença de maghemita e para melhorar a incorporação das partículas, foi utilizado glicerina como espessante e o meio contínuo foi formado por uma mistura água-glicerina na proporção 1:1. Desta forma, a polimerização ocorreu com as seguintes quantidades de componentes: 5 g de PVA, 5,1 mL de acrilato de etila, 7,5 mL de DVB, 2,4 g de BPO, 12,6 mL de heptano e 100 mL do meio contínuo água-glicerina. Inicialmente, os monômeros foram lavados com solução 5% de hidróxido de sódio para a retirada do inibidor de polimerização presente. O PVA foi dissolvido completamente no meio contínuo, sendo esta adicionada ao reator contendo a fase orgânica composta pelos monômeros, maghemita, diluente e iniciador. Após a polimerização, as resinas magnetizadas foram purificadas a partir de lavagens com água, etanol e metanol e seca em estufa a 60 °C por 24h. Este material foi peneirado e separado em faixas granulométricas, para a verificação da sua distribuição por tamanho de partículas. Por fim, foi caracterizada por espectroscopia no infravermelho, a morfologia foi verificada usando a técnica de microscopia eletrônica de varredura, o teor de ferro incorporado foi determinado por fluorescência de raios X e a força magnética avaliada usando um equipamento desenvolvido pelo LaBioS IMA/UFRJ.
Resultado e discussão
O produto da polimerização teve seu rendimento calculado através da soma das massas dos monômeros utilizados com a massa da maghemita, obtendo-se um valor teórico de 12,1 g. A massa do produto obtido na reação de polimerização foi de 11,6 g, gerando um rendimento de 95,9%. Em relação a separação por tamanho de partículas, observou-se a maior distribuição na faixa <42 mesh. A resina magnetizada foi caracterizada por FTIR, onde foi possível observar as bandas características para grupamentos presentes no poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno). De acordo com o espectro presente na Figura 1, foi verificado em 2980-2900 cm-1 bandas de deformação axial de C-H de alifáticos; em 2000-1750 cm-1 bandas de overtone do anel aromático; em 1734 cm-1 a banda de deformação axial de C=O de éster; em 1604 cm-1, 1508 cm-1, 1473 cm-1, 1457 cm-1 e 1448 cm-1 são observadas as bandas de deformação axial de C=C de núcleos aromáticos e em 1155 cm-1 a banda característica de deformação axial de C–O de éster, assim, foi possível caracterizar a estrutura do polímero (SILVERSTEIN & WEBSTER, 2000). A partir da análise de microscopia eletrônica de varredura (Figura 2), pode-se verificar a adsorção de partículas de ferro nos poros da resina e não foi verificada a formação de polímero na forma esférica, se apresentando bastante fragmentado. As análises de fluorescência de raios X foram feitas em triplicata onde a média desses resultados mostrou que 1,980% da massa da resina era composta de ferro, o que indica que cerca de 33,8% da maghemita utilizada foi incorporada pela resina, considerando que foram utilizados 5% de maghemita em relação a massa dos monômeros. Ainda, obteve-se um valor de força magnética exercida pela resina quando exposta a um campo magnético de 22,50 gauss/ampére.
Conclusões
Foi verificado que a síntese da resina magnetizada se apresentou viável devido ao seu elevado rendimento obtido. A partir da análise de FTIR foi possível caracterizar a estrutura do poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) e por MEV a morfologia e as partículas de maghemita adsorvidas. Ainda, as propriedades magnéticas foram caracterizadas pelo teor de ferro e força magnética, indicando a formação de material magnetizado. Desta forma, esta resina poderá ser funcionalizada para atuar adsorvendo contaminantes, sendo separadas e recolhidas de um meio com a aplicação de um campo magnético externo
Agradecimentos
IFRJ-Campus Nilópolis por todo apoio ao desenvolvimento do projeto e ao CNPq.
Referências
CASTANHARO, J. A.; MELLO, I. L.; MARIA, L. C. S.; COSTA, M. A. S.; SILVA, M. R.; OLIVEIRA, M. G. Preparação e caracterização de microsferas poliméricas à base de estireno, divinilbenzeno e acetato de vinila. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 22, n. 3, p. 303-309, 2012.
CHEMINAT, A. et al. Use of polymeric nucleophiles for the selective binding and removal of methylene-butyrolactone allergens from complex mixtures. Tetrahedron Letters, vol. 21, n. 7, p. 617,1980.
COSTA,C.N.; MARIA, L. C. S.; COSTA, M. A. S.; SILVA, M. R.; SOUZA JR, F.G. Síntese e caracterização de copolímero à base de metacrilado de metila e divinilbenzeno com propriedades magnéticas. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 22, n. 3, p. 260-266, 2012.
FERNANDES, J. L. Reduções utilizando boroidreto suportado em polímero. 2007. 87 f. Dissertação (Mestrado em Química Orgânica) – Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro. 2007.
MACHADO, F.; LIMA, E. L.; PINTO, J. C. Uma revisão sobre os processos de polimerização em suspensão. Polímeros: ciência e tecnologia, vol. 17, n. 2, p. 166-179, 2007.
OLIVEIRA, A. V. B. Síntese e aplicação de resina sequestradora de aldeídos e cetonas em soluções. 2015. 125f. Dissertação (mestrado em ciências). Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.
SILVERSTEIN, R. M.; WEBSTER, F. X. Identificação espectrométrica de compostos orgânicos. 6 Ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2000, 496 p.
