A Produção E Caracterização De Membranas De Acetato De Celulose Usando O Glicerol Como Plastificante

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA LABORATÓRIO DE FOTOQUÍMICA E MATERIAIS[pic 1][pic 2]

LIGNOCELULÓSICOS

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE ACETATO DE CELULOSE USANDO O GLICEROL COMO PLASTIFICANTE

Patrícia G. de Melo1, Mariana F. Borges2, Matheus Vicente Barbosa2, Jéssica A. Ferreira3, Reinaldo Ruggiero2

1. - Departamento de Química, Instituto Federal do Triângulo Mineiro (IFTM), Uberaba, MG,

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1. – Instituto de Química (IQ), Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia, MG,
2. – Faculdade de Odontologia(FO), Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia, MG,

Resumo: Neste trabalho estudamos as propriedades de membranas de acetato de celulose (AC) comercial construídas após dissolução e reconstrução por “casting” em dois solvente distintos. O primeiro utilizando a acetona, e o outro uma mistura de acetona/água (8:2, v/v). Glicerol foi adicionado como agente plastificante, nas concentrações de 0,0; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0 e 20,0 % (m/m). O glicerol foi escolhido pela sua compatibilidade física e química ao AC, biocompatibilidade, atoxidade, biodegradabilidade, e abundancia devido ser um subproduto da indústria de Biodiesel. As propriedades analisadas foram as morfológicas (MEV), estruturais (DRX), hidrofilicidade (ângulo de contato e permeabilidade ao vapor de água), e termomecânicas (DSC, TGA e DMA). Os resultados mostram importantes mudanças nas propriedades das membranas tanto devido a composição do solvente, quanto ao teor do plastificante utilizado, que tornam tais membranas de utilidade em diversas aplicações, como em filmes e embalagens alimentícias e em barreiras para reconstituições periodontais.

Palavras-chave: Acetato de Celulose, membranas, Plastificantes, glicerol.

Production and characterization of cellulose acetate membranes using glycerol as plasticizer.

Abstract: In this work we study the properties of commercial cellulose acetate (CA) membranes constructed after dissolution and reconstruction by casting in two different solvents. The first one using acetone, and the other an acetone

/ water mixture (8:2 / v:v). Glycerol was added as a plasticizer at concentrations of 0.0; 2.5; 5.0; 10.0; 15.0 and 20.0% (m / m). Glycerol was chosen for its physical and chemical compatibility to AC, biocompatibility, atoxicity, biodegradability, and abundance due to being a by-product of the biodiesel industry. The properties analyzed were the morphological (SEM), structural (XRD), hydrophilicity (contact angle and water vapor permeability), and thermomechanical properties (DSC, TGA and DMA). The results show important changes in membrane properties both due to the composition of the solvent and the content of the plasticizer used, which make such membranes useful in various applications, such as in films and food packaging and in barriers for periodontal reconstitutions.

Keywords: Cellulose Acetate, membranes, Plasticizers, glycerol.

Introdução

Um dos ésteres orgânicos mais importantes é o acetato de celulose (AC), que é amplamente usado em aplicações industriais, tais como na produção de fibras, membranas e plásticos[1]. O AC é um derivado de celulose e suas principais propriedades são: alta dureza, resistência ao impacto, alto brilho, transparência, textura agradável e a ausência de eletricidade estática.

O AC é preparado a partir de celulose, através do processo de acetilação bem conhecida: onde ocorre a substituição de grupos hidroxila da celulose por grupos acetila. Acredita-se que seu comportamento dinâmico é de alguma forma regulada por ligações de H e pela rede interação dipolar[2].

A degradação do acetato de celulose e portanto sua solubilidade em diferentes solventes depende, entre outras coisas, do grau de substituição (GS) que é definido pelo nível de acetilação da cadeia de celulose. O tipo de substituinte e o número médio de grupos que substituem as hidroxilas nas unidades glicosídicas, GS, têm relação direta com as propriedades finais do derivado, como por

exemplo, sua solubilidade. O GS varia de 0, para a celulose, até 3 para um derivado trisubstituído. Os acetatos com GS entre 2,6 e 3 são solúveis em diclorometano e outros solventes clorados, GS de 2-2,5 são solúveis em acetona, dioxano, tetrahidrofurano (THF) e acetato de metila. Acetato de celulose com GS igual a 1 pode ser solúvel em água[3].

As membranas podem ser classificadas como simétricas ou assimétricas, dependendo da existência ou não de uma estrutura homogênea em toda a espessura da membrana. As membranas assimétricas apresentam uma película, que é responsável pela separação, e uma subestrutura porosa, que normalmente funciona como suporte mecânico. Estas membranas são frequentemente produzidas por inversão de fase com a evaporação de solvente parcial e imersão em um banho de coagulação. Agentes de inchamento, tais como sais e água, podem ser adicionados à solução polimérica e atuam como formadores de poros[4]. As características destas membranas podem ser controladas pela metodologia de preparação e definir a sua aplicação, entre as quais são de osmose reversa (dessalinização de água), a hemodiálise e a separação de misturas orgânicas.

Membranas simétricas podem ser porosas, com poros de tamanho e de forma uniforme em toda a sua espessura, ou densas, sem poros.

Com o intuito de melhorar a barreira contra agentes externos e as propriedades mecânicas das membranas de acetato de celulose, assim como de outros biopolímeros, usados como películas de embalagens, é feita, além de outras coisas, a adição de plastificantes como o glicerol, que atuam no aumento da flexibilidade do produto final[5].

O glicerol é o plastificante mais utilizado devido à sua eficiência positiva na plastificação e grande disponibilidade.

Os materiais obtidos foram caracterizados e a influência do plastificante, o efeito na morfológia, cristalinidade, propriedades térmicas, mecânicas e hidrofílicas foram comparados com a dos materiais não plastificados.

Experimental

Produção das membranas de acetato de celulose

Utilizou-se o acetato de celulose da Sigma-Aldrich de massa molar média 30.000 g mol-1 e glicerol e acetona VetecTM 99,5 % .

O primeiro sistema de membranas (1) foi preparado uma solução contendo 10 % (m/v polímeros/solvente) de AC/acetona e glicerol em diferentes concentrações: 0,0; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0 e 20,0 % (m/m).