ESTUDO DA SÍNTESE DO COMPOSTO PP-PNMAA

VISANDO O CONTROLE DA REAÇÃO DE RETICULAÇÃO

Bruna Soares de Brito (IC), Caio Cesar Carlos Costa (IC), Jaime Soares Boaventura Filho (PQ) e Maria Cecilia Azevedo Esperidião (PQ).

Instituto de Química, Depart. de Fisico-Química, Universidade Federal da Bahia

palavras-chave: funcionalização, polipropileno, poli(n-metilolacrilamida)

A reatividade química de poliolefinas pode ser modificada sem substancial perda de propriedades físicas através da enxertia de monômeros funcionalizados. Polietileno (PE) e polipropileno (PP) modificados com anidrido maleico [1,2], trimetoxisilano[3], ácido acrílico [4] e metacrilato de glicidíla [5] são bons exemplos desta classe de materiais. As poliolefinas modificadas encontram várias aplicações como por exemplo, na formulaçao de misturas polímericas agindo como agente compatibilizante, na área de adesivos através do melhoramento de suas propriedades adesivas a superfícies metálicas e na produção de materiais novos como o PP parcialmente reticulado usado na fabricação de espumas.

Em trabalhos anteriores, investigamos a funcionalização de PP com N-metilolacrilamida (NMAA) em meio aquoso [6,7]. O poli(n-metilolacrilamida), PNMAA, no produto PP-PNMAA obtido formou estruturas com alto grau de reticulação devido ao meio de reação e à quantidade de monômero usada. O produto mostrou-se adequado para uso como suporte para a imobilização de gamaglobulina. Neste trabalho temos como objetivo investigar uma rota de síntese visando um melhor controle da reação de reticulação no PNMAA. Nossa meta é introduzir grupos OH livres na cadeia os quais possam reagir posteriormente em meio aquoso formando PP-PNMAA parcialmente reticulado.

Foram investigadas duas rotas de síntese usando-se peróxido de dibenzoíla (PB) como iniciador, uma em solução de xileno e outra a partir do polímero fundido. Estas são reações heterogêneas devido à insolubilidade do NMAA no PP e xileno. Espera-se que a reação ocorra segundo o seguinte mecanismo: uma etapa inicial de cisão homolítica do peróxido de dibenzoíla para produzir dois radicais. Estes podem abstrair um átomo de hidrogênio do PP gerando dois macroradicais. O macroradical pode levar à cisão b das cadeias do PP e/ou à incorporação de NMAA. Dependendo das condições de reação pode também ocorrer a homopolimerização do NMAA e/ou reticulação do PNMAA.

Para a reação em solução preparou-se uma solução de PP/NMAA (80/20)em xileno à 0,4% contendo PB à 8% (base polímero). A reação foi realizada na temperatura de refluxo do xileno (139⁰C) por períodos de 60, 120 e 180⁰C. Uma outra reação foi feita com PB a 12% durante 180 min. O polímero foi recuperado por precipitação, em seguida moldado como filme e analisado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A reação no estado fundido foi dividida em duas partes: 1)preparou-se inicialmente uma mistura contendo 0,1g de PP em forma de pó, 10% de NMAA (em solução aquosa, 51%), 3% de PB (base polímero) e 1 mL de acetona. Tendo em vista a dificuldade de retirar a agua do NMAA, sem provocar a sua polimerização, foi necessário adicionar acetona à mistura visando proporcionar melhor homogeneização do monômero com o polímero; a mistura foi levada a uma placa de aquecimento a 55^oC, em capela sob vácuo, por aproximadamente 15 minutos ocorrendo a evaporaçao da acetona/água. Observou-se que o aquecimento a 70⁰C leva à polimerização com reticulação do NMAA; 2)a mistura NMAA/PP foi conduzida até uma prensa a 170⁰C onde a reação prosseguiu por 11 minutos, obtendo-se um filme. Com o objetivo de entender a cinética de reação na etapa 2), foi realizada uma reação retirando-se alíquotas a 6, 9 e 12 minutos. As alíquotas foram imediatamente lavadas com agua (solvente para o NMAA/PNMAA). Os produtos obtidos foram analisados por FTIR, DSC e microscopia óptica com estágio de aquecimento.

Nos espectros de FTIR das amostras obtidas em solução não se observou as absorção relativas ao NMAA ou PNMAA, assim não houve reação. Outros experimentos realizados neste laboratório [6,7] utilizando PB como iniciador mostraram que o peróxido é ativo na temperatura usada nesta rota de síntese. Concluiu-se que a ausência de enxerto do NMAA no PP foi devido à reação competitiva com o solvente utilizado. O peróxido é mais ativo em meio apolar, assim no sistema NMAA/água (polar) a reação de iniciação no PP (apolar) é favorecida e não há a competição com o solvente. No caso das reações no estado fundido, os espectros de FTIR confirmaram a presença de PNMAA na amostra e de grupos OH livres. Os filmes obtidos apresentaram uma coloração amarelada uniforme que é atribuída à interações do peróxido com o PNMAA. As análises por DSC comprovaram os resultados obtidos por FTIR. Pôde-se concluir que o PNMAA encontra-se enxertado no PP e que não houve a formação de estruturas reticuladas. No estudo da cinética de reação pôde-se observar que o teor de PNMAA aumentou com o aumento do tempo de reação, estimando-se que variou entre 5 a 10%.

Referências:

[1] D. Braun e U. Eisenlohr, Angew. Makromol. Chem, (1981) 55, p.43.

[2] C.H.F.Maurano, G.B.Gallard e R.S.Mauler, Polímeros Ciência e Tecnologia, jul/set (1998) p.79

[3] A G. Scott, US Patent (1972), 3,646,155.

[4] M.A. Romero, A. Domard e D. Petitoutros, Polymer, (1993) 34(14), p. 3004. .

[5] N. C. Liu, H. Q. Xie e W. E. Baker, Polymer, (1993), 34(22), p. 4680.

[6] P.C. Silva and M. C. A. Esperidiao, “Synthesis and characterization of

Polypropylene-graft-poly(methylol acrylamide)”, Proceedings of The 10^th International Symposium on Polymer Analysis and Characterization”, University of Toronto, Canada, 11-13, August (1997) p.17.

[7] L. C. Barbosa, 22^a Reunião da Sociedade Brasileira de Química, Poços de Caldas Livro de resumos (1999).

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