Estudo da acetilação do amido de milho visando a síntese de hidrogéis.

Abstract

O amido é um polímero natural que apresenta características favoráveis a muitas aplicações industriais, por ser de origem renovável, de baixo custo e biodegradável. Devido ser hidrofílico, o amido, na forma nativa apresenta limitações no desenvolvimento de novos materiais dele originados. Uma alternativa para isso são as modificações na estrutura do amido, como a acetilação e reticulação. Desta forma, este trabalho avaliou a reação de acetilação do amido e a influência do grau de substituição em suas propriedades, bem como o uso de amido acetilado para preparação de hidrogéis reticulados com dianidrido de EDTA. Nesse trabalho, foram avaliadas a capacidade de adsorção de íons cobre e os isotermas de absorção de água do hidrogel de acetato de amido. Foram avaliados diferentes métodos de acetilação do amido de milho. Os métodos estudados foram a mistura de ácido acético/anidrido acético e ácido sulfúrico como catalisador (Método 1); amido suspenso em solução aquosa com pH 8 (Método 2) e amido suspenso em anidrido acético e hidróxido de sódio como catalisador (Método 3). O método 1 foi escolhido para o estudo da cinética e termodinâmica da acetilação e síntese de acetatos de amido com diferentes graus de substituição (GS), por ser o melhor método de se obter acetatos de amido com maiores graus de substituição. Foi determinada a ordem da reação pelo método da análise integral, definida como de pseudo primeira ordem. A partir dos modelos termodinâmicos usados foi possível determinar a entalpia de acetilação, temperatura crítica, capacidade calorífica e mudança de entropia. O amido e acetatos de amido foram caracterizados por Espectroscopia na Região Do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raio-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA), Análise Termodinâmico-Mecânica (DMA), determinada as viscosidades (relativa, específica, reduzida e inerente), o ângulo de contato e energia de superfície. Com acetilação, houve o aparecimento da banda em 1740cm-1 , correspondente a carbonila do grupo acetil, presença de poros e quebra dos grânulos de amido, diminuição da cristalinidade e viscosidade, melhora nas propriedades mecânicas, aumento da temperatura de transição vítrea (Tg), diminuição do caráter hidrofílico e aumento na energia de superfície. A biodegradabilidade do amido acetilado foi avaliada pelo respirômetro de Bartha, concluindo que a acetilação até GS 0,96 não afetou na biodegradação. Foram realizados teste para aplicação do acetato de amido para absorção da nicotina em filtro de cigarro e, pela análise em espectroscopia no ultravioleta XVIII visível (UV-VIS), foi possível verificar a presença da nicotina nos acetatos de amido após os testes. Para a síntese dos hidrogéis, foram utilizados os acetatos de amido com GS 0,3 e 0,9 para reticulação com dianidrido de EDTA (EDTAD) nas estequiometrias 1:2 (1mol de EDTAD para 2mols de hidroxilas livres do acetato de amido) e 1:1 (com excesso do reagente EDTAD). Pela teoria de Florry-Rehner, foram determinados o intumescimento no equilíbrio em água, a porcentagem de intumescimento no equilíbrio, coeficiente de intumescimento máximo, volume reduzido, densidade, parâmetro de solubilidade, parâmetro de interação polímero/solvente e densidades de ligações cruzadas. Os hidrogéis apresentaram intumescimento em água próximo a 3000% e a adsorção de íons cobre Cu(II) pelo hidrogel HAA 0,3 12 foi estuda. Concluiu-se que a adsorção inicialmente é rápida e, após o tempo de uma hora, o hidrogel atingiu o equilíbrio em seus valores máximos de adsorção. Nesse trabalho, foi avaliado como a acetilação do amido influencia as suas propriedades, a cinética química da reação e possíveis aplicações em filtros de cigarro e hidrogéis para remoção de íons cobre.