Otimização de polímeros carregados produzidos por polimerização via radical livre (PRL) e controlada (PRC, variante RAFT) para o aumento da viscosidade de suas soluções aquosas

• Main Author: FARIA, Henrique Dipe de
• Other Authors: FLORENZANO, Fábio Herbst
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Alfenas 2015
• Subjects: Polímeros; Polimerização; Viscosidade; Ácidos Polimetacrílicos; QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES
• Online Access: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/672

Soluções poliméricas com alta viscosidade possuem aplicações que abrangem desde o campo da indústria alimentícia (como espessantes) ao da indústria petrolífera (como aditivos em fluidos de perfuração utilizados na extração do petróleo), entre outras aplicações. Por isso, a busca por materiais poliméricos mais eficientes para aumentar a viscosidade de soluções por meio da síntese de novos polímeros com estrutura planejada e controlada é justificada tanto do ponto de vista científico quanto tecnológico. Com a variação sistemática de parâmetros estruturais, que pode ser feita por meio das técnicas atuais de polimerização via radical controlada, pode-se chegar a polímeros com alta eficiência como agentes viscosificantes, e no futuro, às relações entre a estrutura e a capacidade de elevar a viscosidade de soluções aquosas, que permitiriam o planejamento racional de materiais para essa aplicação. Tais relações tornam-se particularmente complexas quando se trata de polímeros carregados em meio aquoso. Neste trabalho foram sintetizados homopolímeros de ácido polimetacrílico e copolímeros deste com metacrilamida usando para isso a técnica Transferência Reversível de Cadeia por Adição-Fragmentação (RAFT) e polimerização via radical livre. A capacidade para aumentar a viscosidade de soluções aquosas foi comparada entre os diversos materiais. A análise dos dados de viscosidade relacionados à estrutura e confirmados por técnicas apropriadas de caracterização permitiu a avaliação de fatores estruturais importantes para a obtenção de materiais mais efetivos no aumento da viscosidade de soluções aquosas, estando entre os mais importantes a massa molar média e a proporção de ácido metacrílico no copolímero. O efeito da força iônica na viscosidade indicou que a incorporação de monômero neutro (metacrilamida) parece diminuir o efeito de sal sobre a viscosidade da solução, favorecendo a aplicação em regimes de alta concentração iônica, como na água do mar. Além dos materiais sintetizados apresentarem potencial para aplicação direta, esse estudo auxiliou no entendimento das relações entre estrutura e viscosidade, contribuindo para a racionalização da produção de materiais poliméricos com aplicações específicas o que pode proporcionar economia de recursos naturais e financeiros. === High viscosity polymeric solutions have applications ranging from the field of food industry (as thickeners) to the oil industry (as additives in drilling fluids used in oil extraction). Therefore, the seeking for polymeric materials more efficient to increase the viscosity of aqueous solution by the synthesis of new polymers with tailored molecular structure is justified by scientific and technologic reasons. Changing the structure parameters systematically, what can be accomplished today by Controlled Radical Polymerization techniques, may lead to more effective polymers to increase viscosity and, in the future, to the relationships between structure and that property. Such relationships are particularly more complicated for charged polymers in aqueous solutions. In this work, homopolymers of methacrylic acid and its copolymers with methacrylamide were synthesized by Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) and Free Radical Polymerization. The capacity to increase the viscosity of aqueous solution was tested for all materials. The analysis of viscosity data and the correlation to the polymers structure allowed the evaluation of the most important features to optimize such property. It has been found, as expected, that average molecular weight and composition (for copolymers) play a major role. In addition, the ionic strength on the viscosity was tested for the aqueous solutions and indicated that the addition of a neutral monomer (methacrylamide) made the solution viscosity less susceptible to salt, favoring the use of this kind of material at high ionic strengths, like sea water. Some materials have the potential to direct applications and the study was useful to advance in understanding the laws that govern the viscosity of polymeric aqueous solutions and the structure of the material, what can help in a more efficient way to obtain polymers for several applications.