Estudo termodinâmico de hidrogéis superabsorventes

• Autor(a) principal: Raquel de Resende Janot Pacheco
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/52762
• topic: Termodinâmico de hidrogéis superabsorventes; Teoria de Flory-Rehner; Teoria da rede fantasma; Engenharia química; Copolímeros; Acrilamida

Neste trabalho, foi feito um estudo termodinâmico de hidrogéis superabsorventes envolvendo uma ampla revisão sobre as teorias e modelos termodinâmicos de polímeros superabsorventes, o desenvolvimento de uma equação termodinâmica para esses sistemas e a síntese e caracterização de géis à base de acrilamida (AA) e metacrilato de sódio (NMA) e, como reticulantes, o dimetacrilato de 1,2-etilenoglicol (EGMA) e o N,N’-metileno bisacrilamida (MBA). Persulfato de amônio (APS) e N,N,N’,N’tetrametilenodiamina (TMEDA) foram utilizados para iniciação e catálise da reação de copolimerização. O estudo termodinâmico apontou para a importância da Teoria de Flory-Rehner no entendimento do termo de mistura para hidrogéis, complementada pela Teoria de Peppas, em se tratando de hidrogéis superabsorventes, nos quais o termo iônico tem um papel relevante no equilíbrio de expansão. Apontou, ainda, para a importância dos modelos não elementares da elasticidade da borracha, particularmente a Teoria da Rede Fantasma, para o entendimento da resposta termodinâmica da rede polimérica à expansão causada pela interação polímero-solvente. Foi obtida uma equação para caracterização do comportamento termodinâmico de hidrogéis no equilíbrio, alicerçada na Teorias de Flory-Rehner, Peppas e Rede Fantasma. Hidrogéis consistentes, no limite de transição de fases sol/gel, foram obtidos com concentrações fixas de monômero iônico e de reticulante, em 30% e 1%, respectivamente (m/massa total de monômeros em %), para 6% de monômeros totais, no caso do MBA, e para 14%, no caso do EGMA, demonstrando as diferentes capacidades dos reticulantes utilizados, na formação de rede polimérica. A variação da concentração de monômero iônico levou a hidrogéis com diferenças significativas nos graus de expansão, para ambos os reticulantes, com uma maior expansão para concentrações mais elevadas de NMA. Entretanto, este comportamento apresentou flutuações, com pontos de máximo, flutuações estas mais pronunciadas para concentrações de monômeros totais mais próximas da transição de fases. Nessa condição, próxima à transição de fases, a superposição das curvas de expansão para os dois sistemas evidenciou o efeito significativo do monômero iônico na expansão dos hidrogéis. Com concentração de monômeros totais próximas à transição de fases, os graus de expansão obtidos chegaram a cerca de 400g/g, para o MBA, e 460g/g, para o EGMA, utilizando-se cerca de 35% de monômero iônico. Para géis sintetizados com qualquer dos dois reticulantes, o aumento da concentração de NMA contribuiu para a diminuição das não-homogeneidades espaciais dos géis, conforme observado pela diminuição do comprimento de correlação hidrodinâmico, a partir da técnica de espalhamento de luz.