Síntese e caracterização de géis de acetato de celulose reticulados com dianidrido piromelítico e dianidrido do ácido 3,3´,4,4´benzofenona tetracarboxílico.

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dc.contributor.advisorBotaro, Vagner Robertopt_BR
dc.contributor.authorOliveira, Víctor de Andrade Alvarenga
dc.date.accessioned2014-03-13T16:39:21Z
dc.date.available2014-03-13T16:39:21Z
dc.date.issued2008
dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.pt_BR
dc.description.abstractNesse trabalho foram realizadas sínteses de hidrogéis de acetato de celulose (AC), com grau de substituição 2,5, reticulados com dianidrido piromelítico (PMDA) e dianidrido da 3, 3´, 4, 4´ benzofenona tetracarboxílico (BTDA), por intermédio da esterificação das hidroxilas livres nas cadeias de AC. As caracterizações das matérias primas foram realizadas por análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). O grau de substituição do acetato de celulose (AC) foi determinado por via úmida. Hidrogéis de PMDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 e 1,0 mol de PMDA/ mol de AC e hidrogéis de BTDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,5, 0,75 e 1,0 mol de BTDA/ mol de AC. A confirmação da reação de esterificação foi possível a partir de análises de técnicas de espectroscopia na região do infravermellho (FTIR), espectroscopia na região do ultravioleta (UV-vis) e análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA). Modificações superficiais e a presença de poros no novo material foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e porosimetria (BET), respectivamente. A influência da concentração de dianidrido, no meio reacional, no tempo de formação do gel foi investigada, bem como a influência do aumento no grau de reticulação no comportamento térmico do material. Isotermas de absorção de água foram obtidas para os hidrogéis com diferentes agentes reticuladores e diferentes graus de reticulação em diferentes temperaturas. A análise do mecanismo de inchamento dos géis foi feita em três etapas: a primeira etapa analisa os primeiros 60% da isoterma de inchamento, a segunda etapa descreve o mecanismo de relaxação das cadeias para grandes tempos de experimento (fração superior a 60%) e a terceira etapa descreve o mecanismo como um todo. O coeficiente de difusão dos diferentes géis em diferentes temperaturas foi determinado, a energia de ativação para o processo de inchamento foi determinada, utilizando a equação de Arrhenius, e a cinética de inchamento dos géis foi analisada utilizando a equação de segunda ordem de Schott. A entalpia de mistura ΔHmix do sistema gel-água pôde ser determinada através da medida da quantidade máxima de água absorvida no equilíbrio a diferentes temperaturas, usando a equação de Gibbs/Helmholtz.pt_BR
dc.description.abstractenThis work describes the synthesis of hydrogels of cellulose acetate (AC), with a nominal degree of substitution DS = 2.5, cross-linked with 1,2,4,5-benzenotetracarboxylic dianhydride (PMDA) and 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA). Hydro gels were obtained by esterification of the free hydroxyl groups in AC, using triethylamine as catalyst and acetone as solvent. The raw materials were characterized by thermal analysis (TG/DTG - DSC - DTA) and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). DS of cellulose acetate was determined by titration with a known amount of standard NaOH solution. Hydro gels of PMDA were synthesized in stoichiometric ratios 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0 mol of PMDA/mol of AC and hydrogels of BTDA were synthesized instoichiometric ratios 0.5, 0.75 and 1.0 mol of BTDA/mol of AC. FTIR proved to be a suitable method to follow the course of reactions and the progress of purification. UV-vis spectroscopy and thermal analysis confirmed the esterification of the free hydroxyl groups. Surface modification of AC structure after the cross-linking reaction was analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM). Density and porosity of the hydrogels were determined by BET. The influence of the concentration of dianhydride on the time necessary for formation of the gel was investigated. The influence of increasing in the degree of cross-linking on the thermal behavior of the material was also documented. Water absorption isotherms were obtained for hydrogels with different reticulating agents and reticulation degrees at different temperatures. The water absorption isotherms were obtained at 20, 30 and 40 °C. The swelling mechanism was analyzed in three stages: the first stage analyzed the first 60% of the absorption isotherms, the second stage described the mechanism of relaxation of the chains for long durations of experiments and the third described the mechanism as a whole. The Arrhenius equation was used to determine the diffusion coefficient of the different hydrogels in different temperatures and the threshold energy for the swelling process. The swelling kinetic of gels was analyzed using the second order equation of Schott. The enthalpy of mixture ΔHmix of the gel-water system was determined through the measurement of the maximum quantity of water absorbed at equilibrium at different temperatures, with the equation of Gibbs/Helmholtz.
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Víctor de Andrade Alvarenga. Síntese e caracterização de géis de acetato de celulose reticulados com dianidrido piromelítico e dianidrido do ácido 3,3´,4,4´benzofenona tetracarboxílico. 2008. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3484
dc.language.isopt_BRpt_BR
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dc.subjectAcetato de celulosept_BR
dc.subjectAcetatospt_BR
dc.subjectHidrogelpt_BR
dc.titleSíntese e caracterização de géis de acetato de celulose reticulados com dianidrido piromelítico e dianidrido do ácido 3,3´,4,4´benzofenona tetracarboxílico.pt_BR
dc.typeDissertacaopt_BR
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