Cinética da polimerização química do pirrol em água utilizando 1-Bromododecano como co-dopante

• Autor(a) principal: Bertan, Alessandra Suzin
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11509
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Polímeros condutores; Cinética química; Reatores químicos; Conducting polymers; Chemical kinetics; Chemical reactors

Uma classe muito importante de polímeros vem sendo estudada, os chamados polímeros condutores intrínsecos, nos quais a condução da corrente elétrica acontece sem a incorporação de cargas condutoras. O polímero sintetizado no presente trabalho, o polipirrol (PPi), pertence a esta classe e possui diversas aplicações, como em eletrodos, dispositivos eletrocrômicos, LEDs, células solares, entre outras. Dois métodos são os mais utilizados para a síntese do PPi: polimerização eletroquímica e polimerização oxidativa. Algumas substâncias podem ser utilizadas na síntese, como o agente oxidante, que além de iniciar a cadeia de polimerização atua também como dopante. Além deste, um co-dopante ou surfactante pode ainda ser utilizado para melhorar a morfologia do polímero. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a cinética de polimerização química do pirrol (Pi) em água utilizando cloreto férrico como oxidante e o líquido iônico 1-bromododecano como co-dopante. As reações de polimerização foram realizadas num reator batelada encamisado, com um agitador magnético para manter a rotação constante. As amostras de PPi foram retiradas do meio reacional ao longo do tempo, sendo filtradas e secas em estufa a 40 °C. Os perfis de conversão (gravimétrica) foram traçados e os parâmetros cinéticos foram determinados. Alguns parâmetros de operação foram variados: velocidade de agitação (200 e 300 rpm), volume total (0,05 e 0,5 L), concentração de Pi (0,730; 0,085; 0,043 mol/L), concentração de FeCl3.6H2O (1,47; 0,2; 0,1; 2,0; 0,05 mol/L), temperatura (20 e 5°C), e, por fim, adição do líquido iônico (LI). Por meio deste estudo foi constatado que, apesar do LI 1-bromododecano diminuir a conversão do Pi nos experimentos, na literatura estão presentes algumas vantagens de sua utilização, tais como aumento na estabilidade térmica e condutividade elétrica do polímero formado, além de melhorar a morfologia das partículas. Também foi verificado que uma rotação menor foi mais eficaz na reação de polimerização assim como, a variação de volume praticamente não afetou a conversão. O aumento da concentração de ambos os reagentes Pi e FeCl3.6H2O elevou a conversão do Pi em PPi. Em relação aos dados de cinética da reação de polimerização aplicando os métodos integral e diferencial, os valores de R2 foram sempre superiores a 0,8 e, bons ajustes foram verificados para ordens de reação do Pi menores que as do FeCl3.6H2O. A mesma resposta foi encontrada para o modelo de regressão não linear, resultado coerente com a literatura (α = 1 para Pi e β = 2 para FeCl3.6H2O). Estes resultados demonstram o grande efeito que ambos os reagentes possuem sobre a taxa da reação de polimerização do pirrol em meio aquoso. Por fim, foi encontrada uma energia de ativação menor para as reações contendo LI, utilizando temperaturas de 5 oC e 20 oC.