POLIMERIZAÇÃO E COPOLIMERIZAÇÃO DE N-VINIL-2-PIRROLIDONA POR REAÇÃO DE FOTO-FENTON


Gilmene Bianco (PG), Marcelo H. Gehlen (PQ).

Instituto de Química de São Carlos - Universidade de São Paulo


palavras-chave: N-vinil-2-pirrolidona, reação de foto-Fenton, copolímeros


Materiais poliméricos e copolímeros baseados na poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP) possuem intensa aplicação nos hidrogéis e membranas utilizadas nos sistemas de liberação lenta de drogas, camadas fotográficas e litográficas1,2. A PVP apresenta inúmeras propriedades de interesse científico e comercial, tais como: baixa toxidade, solubilidade em água e em solventes orgânicos, e alta habilidade de complexação. Tais propriedades são responsáveis pela sua grande utilização em diversos produtos farmacêuticos e cosméticos.

A produção clássica da PVP ocorre a partir da polimerização radicalar da N-vinil-2-pirrolidona (VP) em solução aquosa, utilizando-se peróxido de hidrogênio como iniciador e amônia como ativador. Entretanto, esta via térmica pode ser substituida pela via fotoquímica, que envolve a reação de Fenton3, 4 (esquema 1) e possui a vantagem de ser realizada à temperatura ambiente. Neste trabalho é estudada a polimerização de VP e copolimerização utilizando-se ácido metacrílico (MAA) de forma a comparar as propriedades dos polímeros obtidos pelos dois métodos de síntese.


Fe2+ + H2O2 ¾¾® Fe3+ + OH- + OH·


Fe3+ + H2O Fe2+ + H+ + OH·


Esquema 1


As concentrações do iniciador peróxido de hidrogênio e da VP, utilizadas nos dois métodos, foram de 0,01 M e 5 M, respectivamente. Os monômeros N-vinil-2-pirrolidona e ácido metacrílico foram copolimerizados nas proporções de 90/10, 80/20, 70/30, 60/40 (%m/m), respectivamente.

As soluções para sínteses via foto-Fenton, na presença de sulfato ferroso 2,5x10-4 mol/L, foram irradiadas num fluorímetro AMINCO, por 120 minutos, no comprimento de onda de 365 nm.

Os polímeros obtidos foram caracterizados por medidas de viscosidade e por cromatografia de permeação em gel (GPC). As composições finais dos copolímeros foram determinadas por análise elementar e titulações condutométricas com NaOH. As curvas de distribuição da massa molecular para o copolímero térmico e fotoquímico, na proporção de 60% de PVP, estão ilustradas na Figura 1.

Comparando os resultados de GPC nos dois métodos de polimerização da VP, pode ser observado que a polimerização térmica obteve menor massa molecular em comparação com as polimerizações fotoiniciadas. As copolimerizações térmicas apresentaram massas moleculares um pouco maiores em relação às copolimerizações fotoquímicas. Todas as copolimerizações apresentaram baixa polidispersividade.



Figura 1: Cromatogramas dos copolímeros sintetizados: (---) térmico e (¾) fotoquímico. Proporção: 60% PVP.



Figura 2: Titulação condutométrica para os copolímeros (n) térmico e (p) fotoquímico. Proporção: 60% PVP

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A medida de condutividade permite conhecer o número de cargas ou o número de grupos ácidos presentes na cadeia polimérica. As curvas resultantes da titulação condutométrica do copolímero térmico e fotoquímico (somente para a amostra 60% PVP) estão apresentadas na Figura 2. O volume de base e a condutividade da solução no ponto de equivalência são determinadas a partir da intersecção dos dois ramos da curva (Figura 2 - ponto A). O ponto de equivalência corresponde a neutralização total dos grupos carboxílicos presentes em solução. Os resultados das percentagens de grupos ácidos presentes nos copolímeros mostraram idêntica variação das proporções dos monômeros para os dois métodos de copolimerização empregados neste estudo. A incorporação de ácido metacrílico nos copolímeros variou entre 35 a 70%. Os resultados da análise elementar mostraram concordância com as composições determinadas por titulação condutométrica.


  1. Barabas, E. S., N-vinyl amide polymers, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering John Wiley & Sons, New York, 1993, vol. 17, p. 198.

  2. Gargallo, L. Radic, D. Poly(N-vinyl-2-pirrolidone) interactions, Polymeric Material Encyclopedia, Synthesis, Properties and Applications, CRC Press, Boca Raton, FL, 1996, Vol. 9, p.7154.

  3. Ruppert, G., Bauer, R., Heisler, G., J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 1993, 73, 75-78.

  4. Legrini, O.; Oliveros, E.; Braun, A. M. Chem. Rev. 1993, 93, 671.

CAPES