Síntese e caracterização de géis de acetato de celulose reticulados com dianidrido piromelítico e dianidrido do ácido 3,3´,4,4´benzofenona tetracarboxílico.

Abstract

Nesse trabalho foram realizadas sínteses de hidrogéis de acetato de celulose (AC), com grau de substituição 2,5, reticulados com dianidrido piromelítico (PMDA) e dianidrido da 3, 3´, 4, 4´ benzofenona tetracarboxílico (BTDA), por intermédio da esterificação das hidroxilas livres nas cadeias de AC. As caracterizações das matérias primas foram realizadas por análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). O grau de substituição do acetato de celulose (AC) foi determinado por via úmida. Hidrogéis de PMDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 e 1,0 mol de PMDA/ mol de AC e hidrogéis de BTDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,5, 0,75 e 1,0 mol de BTDA/ mol de AC. A confirmação da reação de esterificação foi possível a partir de análises de técnicas de espectroscopia na região do infravermellho (FTIR), espectroscopia na região do ultravioleta (UV-vis) e análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA). Modificações superficiais e a presença de poros no novo material foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e porosimetria (BET), respectivamente. A influência da concentração de dianidrido, no meio reacional, no tempo de formação do gel foi investigada, bem como a influência do aumento no grau de reticulação no comportamento térmico do material. Isotermas de absorção de água foram obtidas para os hidrogéis com diferentes agentes reticuladores e diferentes graus de reticulação em diferentes temperaturas. A análise do mecanismo de inchamento dos géis foi feita em três etapas: a primeira etapa analisa os primeiros 60% da isoterma de inchamento, a segunda etapa descreve o mecanismo de relaxação das cadeias para grandes tempos de experimento (fração superior a 60%) e a terceira etapa descreve o mecanismo como um todo. O coeficiente de difusão dos diferentes géis em diferentes temperaturas foi determinado, a energia de ativação para o processo de inchamento foi determinada, utilizando a equação de Arrhenius, e a cinética de inchamento dos géis foi analisada utilizando a equação de segunda ordem de Schott. A entalpia de mistura ΔHmix do sistema gel-água pôde ser determinada através da medida da quantidade máxima de água absorvida no equilíbrio a diferentes temperaturas, usando a equação de Gibbs/Helmholtz.