Síntese e caracterização de nanocompósitos magnéticos empregando polimerização radicalar em meios homogêneo (blk) e heterogêneo (miniemulsão)

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a obtenção de nanocompósitos magnéticos a partir de polímeros derivados de óleos vegetais empregando processos de polimerização em meio homogêneo e heterogêneo. Os nanocompósitos magnéticos sintetizados apresentaram características magnéticas significativas, assim como são potencialmente biodegradáveis em razão da presença de monômeros derivados de fontes renováveis. O desenvolvimento do estudo ocorreu em duas etapas. Na polimerização em massa, a primeira parte do trabalho, nanopartículas magnéticas (NPMs) de γ-Fe2O3 com diâmetro médio de ca. 10 nm calculado por DRX e confirmado por imagens de MET foram sintetizadas via oxidação térmica da Fe3O4. Medidas termogravimétricas e análises de FTIR-ATR comprovaram a efetividade do tratamento superficial das NPMs com ácido ricinoleico acrilado derivado do óleo de mamona (AFACO). Paralelamente, medidas de RMN1H e FTIR-ATR determinaram a obtenção do ácido ricinoleico derivado do óleo de mamona e sua modificação estrutural por meio de uma reação de epoxidação com conversão final de 84%. As segunda etapa, a abertura do anel oxirânico com ácido acrílico apresentou conversão final de 94%, calculada por RMN1H. A copolimerização em massa ocorreu entre o AFACO e o acrilato de etila (AE) na presença de γ-Fe2O3, produzindo o poli(AE-co-AFACO)/γ-Fe2O3, cuja obtenção foi constatada por análises de FTIR-ATR, espectroscopia Raman e medidas de magnetização. Medidas termogravimétricas clássicas mostraram a presença de 2% (m/m) de γ-Fe2O3 na estrutura do copolímero. A segunda etapa do estudo envolveu o encapsulamento das nanopartículas de γ-Fe2O3 pelo copolímero poli(est-co-AFAME) formando o poli(est-co-AFAME)/γ-Fe2O3 empregando miniemulsão. A polimerização radicalar, em miniemulsão, do estireno com o éster metílico derivado do óleo de soja (AFAME) foi realizada empregando 5%, 25% e 50% de AFAME (m/m) resultando no poli(est-co-AFAME) e teve sua estrutura caracterizada na presença e na ausência das NPMs. Estudos de FTIR-ATR e RMN1H atestaram a formação do éster metílico, assim como sua modificação estrutural. Medidas de DLS mostraram a formação de partículas poliméricas com diâmetro médio entre 100 a 150 nm. Perfis de conversão entre 60% e 95% modelaram o comportamento do sistema. Imagens de MET, cryo- MET e medidas térmicas (DSC e DTG) mostraram a morfologia, estrutura, bem como a diminuição das temperaturas de transição vítrea com o aumento de AFAME incorporado. Além disso, medidas de magnetização indicaram o comportamento superparamagnético dos copolímeros magnéticos (poli(est-co-AFAME)/γ-Fe2O3).