REAÇÃO DE CRISOTILA LIXIVIADA COM ORGANOSSILANOS

Andrea S. de Oliveira (IC), Kleber Cecon (IC), Maria G. da Fonseca (PG) e Claudio Airoldi* (PQ)

Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Caixa Postal 6154, 13083-970 Campinas, São Paulo

*airoldi@iqm.unicamp.br

Palavras-chave: crisotila lixiviada, compósitos orgânico-inorgânicos, organosilanos

Nos últimos anos um grande número de materiais são utilizados como suporte inorgânico para imobilização de grupos orgânicos derivados de organosilanos.¹ Nesse aspecto, a sílica gel é um dos materiais mais explorados devido sua alta resistência mecânica e estabilidade térmica. No entanto, a busca por novos suportes tem merecido atenção pela possibilidade da obtenção de materiais com propriedades similares, mas de baixo custo, como é o caso da sílica extraída através da lixiviação da crisotila.

A crisotila é um filossilicato de magnésio hidratado de fórmula empírica Mg₃Si₂O₅(OH)₄, constituída de arranjo do tipo 1:1 com unidades de sílica tetraédrica (tridimita) recoberta com uma camada de hidróxido de magnésio (brucita). A ação de ácidos fortes sobre crisotila resulta na parcial ou total remoção da camada externa originando uma sílica amorfa e de natureza fibrosa.

Nesse trabalho, a sílica obtida da crisotila foi caracterizada e utilizada como novo suporte, sendo exploradas as reações de silanização.

Inicialmente, as fibras de crisotila (7ML) lavadas e seca (15,0 g) reagiram com 500 cm³ de ácido clorídrico 5,0 mol dm^-3 a 80 °C por 24 h. O sílica resultante foi filtrada, lavada com água deionizada até pH neutro e seca à 120 °C por 48 horas sob vácuo, sendo nomeada SIL0. Nesse material, a quantidade de grupos hidroxilas foi determinada pelo método de titulação do sólido suspenso em água na presença de um sal inorgânico com hidróxido de sódio.

As reações de silanização foram feitas utilizando-se 5,0 g da sílica obtida SIL0 com 2,0 cm³ dos silanos aminopropil- e propiletilenodiaminotrimetoxisilano em xileno sob atmosfera de nitrogênio a 80 °C por dois dias. Os produtos foram filtrados, lavados com etanol e secos em vácuo a 80°C por 48 h. O grau de funcionalização foi determinado por análise elementar de nitrogênio realizada pelo método Kjedhal.

A sílica precursora possui uma área superficial de 450 ± 10 m² g^-1 determinada pelo método BET. O teor de grupos silanóis determinados foi de 0,83 mmol g^-1, cujo valor é o dobro do observado para sílica convencional.

Os dados de análise de nitrogênio sugerem a presença de 2,1 e 1,5 mmol g^-1 dos grupos aminados R = -(CH₂)₃NH₂ e -(CH₂)₃NH(CH₂)₂NH₂, respectivamente para as novas superfícies denominadas SIL1 e SIL2, respectivamente.

Os espectros na região do infravermelho mostrados na figura 1a apresentaram as bandas relativas ao esqueleto da sílica presentes em 3400 cm^-1 devido à vibração Si-OH e em 1000 cm^-1 relativo ao grupo Si-O-Si. Para as matrizes modificadas observou-se o surgimento da banda a 2930 e 2850 cm^-1 referente às vibrações de estiramento assimétrico e simétrico, respectivamente, do grupo (C-H), indicando a presença de grupos orgânicos ancorados na superfície.

Na termogravimetria apresentada na figura 1b, houve as perdas de massa de 2,85 % na sílica precursora entre 300 e 1200 K, enquanto nos produtos SIL1 e SIL2 12,05 % e 19,48 %, respectivamente.

Fig. 1: (i) Espectros na região do infravermelho e (ii) Termogravimetria dos materiais híbridos inorgânico-orgânicos (a) SIL0, (b) SIL1 e (c) SIL2