Comportamento de fases de complexos eletrostáticos em sistemas contendo polímeros e surfactantes na presença de sais inorgânicos

Autor(es)

Marcos Vinícius Aquino Queirós

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2022-03-04

Membros da banca

Watson Loh; Luis Henrique Mendes da Silva; Fernando Luis Barroso da Silva; Frank Herbert Quina; Edvaldo Sabadini

• Orientador: Watson Loh

Resumo

Este trabalho apresenta o estudo do comportamento de fases de complexos eletrostáticos formados pela associação de polímeros com surfactantes e polímeros de carga oposta sob o efeito de sais inorgânicos. Utilizou-se o poli(acrilato) de massas molares 2 e 450 kDa com o surfactante catiônico dodeciltrimetilamônio na presença dos sais NaBr ou NaCl. Para concentrações de complexos em torno de 20% m/m, constatou-se que duas separações de fase importantes ocorrem: a separação associativa, onde polímero e surfactante permanecem na mesma fase, e a separação segregativa onde essas espécies se concentram em fases distintas. Os agregados de surfactante se encontram inicialmente empacotados em uma estrutura cúbica micelar que transita para uma fase micelar, que por sua vez, pode alterar seu tamanho e forma à medida que a concentração de sal aumenta. Para concentrações de complexos em torno de 50% m/m, o sistema é monofásico com agregados de surfactante em um arranjo hexagonal ou cúbico micelar. O aumento na concentração de sal faz com que todos os agregados se tornem mesofases hexagonais. Além disso, uma nova separação de fases ocorre, gerando uma fase rica no surfactante com estrutura hexagonal e uma fase aquosa que vai ficando rica no polímero em maiores concentrações de sal. Complexos de poli(acrilato), com massas molares 2 e 100 kDa e o policátion poli(dialildimetilamônio) também foram preparados e estudados na presença de NaCl e Na2SO4. Para estes complexos, também se observa as separações de fase associativa e segregativa nos sistemas contendo NaCl, mas não se observa a separação segregativa nos sistemas com Na2SO4. Análises das fases nos sistemas segregados por NaCl não somente constataram que os polímeros sofrem forte segregação, mas que também que os contraíons pequenos particionam entre as fases. Cada contraíon pequeno se concentra na fase que é mais rica no seu respectivo poliíon de carga oposta. As interações entre polímeros de carga oposta também foram estudadas através de simulações de Monte Carlo. Aplicou-se um potencial coulômbico de blindagem a fim de simular a presença do sal, cuja concentração foi parametrizada através do comprimento de blindagem (?D). Em altos valores de ?D, os polímeros tendem a se associar. Essa associação tende a enfraquecer à medida que ?D diminui. Em valores mais baixos de ?D, os polímeros tendem a se segregar. Por último, estudou-se experimentalmente o efeito de diferentes grupos carregados dos polímeros frente à seletividade de complexação. Constatou-se que o sulfonato tem preferência a ser complexado em relação ao carboxilato e que o amônio quaternário é preferível à complexação ao amônio primário. Esses sistemas também mostram a formação de complexos multifásicos (AU)

• Processo FAPESP: 18/09099-3 - Comportamento de fases de complexos eletrostáticos em sistemas contendo polímeros e surfactantes na presença de sais inorgânicos
• Beneficiário: Marcos Vinícius Aquino Queirós
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado