Síntese e Caracterização de Copolímeros de Anilina/Melamina por Análises de FTIR e UV-vis

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Oliveira, T.P. (UFPI) ; Furtado, J.B. (UFPI) ; Rodrigues, J.S. (UFPI) ; Melo, S.M. (UFPI) ; Ferreira, N.S. (UFPI) ; Rosa, M.S.L. (UFPI) ; Santiago, J.L.M. (UFPI) ; dos Santos Junior, J.R. (UFPI)

Resumo

Nos últimos anos, o desenvolvimento de pesquisas e estudos que envolvam processos de obtenção de novos materiais, especialmente a síntese de polímeros condutores intrínsecos como a Polianilina (Pani), tem recebido grande atenção. Nesse trabalho, a síntese de dois copolímeros de Pani e melamina foi realizada de tal forma que a Melamina foi submetida à reação de modificação, a metiolação, a fim de torná-la solúvel em solventes orgânicos, como álcool etílico. A partir do produto obtido, a trimetilolmelamina, foi possível iniciar o processo de polimerização de dois compostos.A reação de copolimerização se deu a partir de mudanças de tempo de reação, de pH e de temperatura. As amostras foram submetidas às análises de FTIR e UV-vis.

Palavras chaves

polianillina; copolimerização; trimetilolmelamina

Introdução

Anilina é uma substância cuja fórmula molecular envolve um anel aromático e um grupo amino. A presença do grupo amino permite a formação de polímero por um processo de geração de radicais cátions com eliminação de hidrogênio. O polímero formado se apresenta como um material condutor de eletricidade, em função da formação de cadeias lineares e com “pares de elétrons π" alternados que permitem o deslocamento de cargas. Esse material, entretanto, não apresenta boa solubilidade ou processabilidade. Nas buscas por tornar o material melhor processável e aumentar sua condutividade, inúmeras ações têm sido feitas, tais como: a melhoria do processo de síntese - envolvendo o controle de temperatura, a presença do ácido, os procedimentos mecânicos; e a copolimerização. Diversos materiais têm sido introduzidos no processo de síntese para formar um copolímero com anilina. Exemplos: o estireno, o fenol, o amino fenol e outros (LI et al, 2011). Uma substância formada por um anel (de seis átomos) contendo ligações alternadas carbono-nitrogênio com três grupos amino ligados aos nitrogênios, conhecida como melamina, foi utilizada para formar um copolímero com anilina(TSVETKOV e ZUEVA, 2012). Devido à baixa solubilidade de melamina em meios aquosos ou alcoólicos, a polimerização de melamina foi modificada obtendo-se um intermediário solúvel, o trimetilolmelamina – TMM, o qual pôde ser polimerizado sob as mesmas condições físico-químicas da Pani. A copolimerização de anilina com melamina neste trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de copolímeros de anilina/ trimetilolmelamina (TMM), derivados de reações de polimerização entre os monômeros e sua caracterização por análises de FTIR e UV-vis.

Material e métodos

Neste trabalho foram usados como reagentes a anilina (Isopar); Melamina (Sigma Aldrich); Acetona P.A (Dinâmica); Álcool Etílico P.A (Dinâmica); Ácido Sulfúrico (Dinâmica); Perssulfato de Amônio P.A (Synth); Hidróxido de Amônio (Synth); Formaldeído (Synth); N-metil-2-pirrolidona (Synth). A reação de Metiolação da Melamina foi realizada com formaldeído, catalisada por uma base (hidróxido de sódio a 1 mol/L), na proporção de 1:3, na qual a melamina (20 g) foi adicionada com aproximadamente 13,52 mL de formaldeído, sob agitação constante a uma temperatura de 80 °C. Na segunda etapa, a solução foi colocada em banho de gelo a aproximadamente 10 °C a fim de obter um precipitado de coloração branca que, por sua vez, foi lavado com água deionizada e acetona e posteriormente levado à estufa para secagem a 60 °C por 24h. Já a síntese convencional da Polianilina (para efeito de comparação) foi preparada com uma solução alcoólica de ácido sulfúrico a 0,5 mol/L e solução de persulfato de amônio. Para as sínteses dos copolímeros de Pani/TMM, foram realizadas duas sínteses em diferentes condições de reação, obtendo-se destes dois copolímeros de anilina com trimetilolmelamina, fonte de melamina. Para avaliar os copolímeros, análises de UV-V e MEV foram realizadas. Nas análises na Região do UV-Vis, foi utilizado aparelho ESPECTROFOTÔMETRO VARIAN CARY 300, numa faixa de varredura de 200 a 800 nm. Nas análises de FT-IR, utilizou-se um equipamento de marca BRUCKER, modelo VERTEX 70, ATR, software OPUS a 19 °C e umidade abaixo de 50%, na região de 400 - 4000/cm com margem de erro de 4/cm e 64 varreduras.

Resultado e discussão

As análises de UV-Vis foram realizadas a fim de se observar as principais transições referentes aos diferentes componentes das amostras. As principais transições foram observadas para a Melamina, a Trimetilolmelamina (Figura 1a), Pani e dos copolímeros de Pani/TMM1 e Pani/TMM2 (Figura 1b). De acordo com os resultados apresentados, a melamina absorveu luz na região do UV em 203 nm, enquanto a Trimetilolmelamina em 233 nm. Segundo CHANSUVARN et al (2013), a melamina possui um pico máximo de absorção em 202 nm e esta é referente à transição n-π* do anel de triazina (CHANSUVARN et al, 2013). Desta forma, não é observado nesta análise diferenças significativas de região de absorção entre a melamina e o TMM. Nas análises de UV-vis de ambos copolímeros observou-se bandas de absorção características de anéis quinóides e benzenóides (327 nm e 625 nm), e em Pani/TMM2 foi possível observar a banda característica do anel melamina em 265 nm. A Figura 2 apresenta os resultados das análises de FT-IR dos copolímeros (Pani/TMM1 e Pani/TMM2), comparados aos da melamina e Pani, demostrando as principais mudanças, relativas aos grupamentos aminas, nas regiões de 3470 e 3420/cm, para grupos hidroxila (3344/cm) (FARROKHZAD et al, 2015).

Figura 1. (a) comparação do UV-vis da Melamina e Trimetilolmelamina e (b) comparação entre Pani Pura, Pani/TMM1 e Pani/TMM2.


Bandas de absorção da polianilina em comparação com os da Trimetolomelamina, Pani∕ TMM1 e Pani∕TMM2.

Conclusões

O principal objetivo da modificação na estrutura química da Melaminna foi alcançado devido às mudanças observadas nas análises de FTIR, nas bandas relacionadas à absorção relativas aos grupamentos aminas nas regiões de 3470 e 3420/cm para grupos hidroxila (3344/cm).Foi possível identificar nos copolímeros bandas de absorção características de anéis quinóides e benzenóides, e no copolímero Pani/TMM2 foi possível de observar a banda característica de melamina em 265 nm. Observou-se que há, em consequência da copolimerização, uma deposição da melamina sobre a superfície de polianilina.

Agradecimentos

À Universidade Federal do Piauí, à Capes e ao CBQ.

Referências

CHANSUVARN, Woravith; PANICH, Sirirat; IMYIM, Apichat. Simple spectrophotometric method for determination of melamine in liquid milks based on green Mannich reaction. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, [s.l.], v. 113, p.154-158, set. 2013. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2013.04.019.

FARROKHZAD, H. et al. Development of bivalent cation selective ion exchange membranes by varying molecular weight of polyaniline. Electrochimica Acta, [s.l.], v. 158, p.64-72, mar. 2015. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2015.01.062.

LI, Yunxing et al. Controlling the morphology of micrometre-size polystyrene/polyaniline composite particles by Swelling–Diffusion–Interfacial-Polymerization Method. Polymer, [s.l.], v. 52, n. 2, p.409-414, jan. 2011. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.11.025.

TSVETKOV, V. E.; ZUEVA, M. Yu.. The influence of the content of melamine on the synthesis and properties of modified impregnating oligomers. Polymer Science Series D, [s.l.], v. 5, n. 3, p.157-159, jul. 2012. Pleiades Publishing Ltd. http://dx.doi.org/10.1134/s1995421212030252.