Estudo da influencia das condições de síntese no tamanho de partícula de látices de poliestireno e poli(metilmetacrilato) e incorporação de complexos de latanídeos

Abstract

A polimerização em emulsão é um processo utilizado na produção de látex sintéticos. A técnica é muito utilizada, pois permite a produção de grande variedade de polímeros, permitindo o controle das propriedades físico-químicas e morfológicas do látex. A concentração do monômero, iniciador, fluxo de nitrogênio, velocidade de agitação e a temperatura são fatores que influenciam na polimerização em emulsão livre de surfactante, afetando o tamanho e a dispersão das partículas. Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas monodispersas de poliestireno e poli(metilmetacrilato), e posteriormente, complexos de lantanídeos para incoporação no látex. As condições sintéticas foram estudadas através de planejamentos fatoriais, onde a concentração do monômero, iniciador e volume de água foram fixadas e a temperatura, fluxo de nitrogênio, velocidade de agitação e tempo de polimerização foram variados, isto para avaliar a interferência destes no tamanho e dispersão das partículas. Para os ensaios com poliestireno com menor dispersão de diâmetro foram obtidos nas seguintes condições: temperatura de 80 ºC, fluxo de N2 2 L.min-1 e velocidade de agitação de 300 rpm, gerando partículas de 549,70 ± 51,22nm. Para o ensaio do poli(metilmetacrilato), com tempos de 1 hora e 1,5 hora, as melhores respostas foram obtidas em condições de temperatura de 80 ºC, fluxo de 2 L.min-1 e velocidade de agitação de 420 rpm, culminando em partículas de tamanhos variados: 163,59±15,09nm, em 1 hora, e 145,32±11,63 nm, em 1,5 hora. O polímero escolhido para formar o caroço das partículas foi o poli(metilmetacrilato), isto devido as partículas sintetizadas (148,34±13,05 nm) apresentarem o menor desvio padrão. As nanopartículas formadas a partir da polimerização de estireno na presença do caroço de poli(metilmetacrilato) apresentaram uma boa dispersão. Numa segunda etapa, incorporaram-se complexos de lantanídeos durante a polimerização do metil-metacrilato e do estireno, para avaliar a influência destes na distribuição das partículas. Os complexos sintetizados ecaracterizados foram [Eu(btfa)3.(H2O)4], [Ln(btfa)3(fen)] e [Ln(12-coroa-4)(fen)2], onde: btfa=4,4,4-trifluoro-1-fenil-1,3-butanodiona; fen=1,10 -fenantrolina e Ln=Eu(III) e Tb(III). O complexo [Eu(btfa)3.(H2O)4], que não possui em sua estrutura fen, quando incorporado nas partículas de poli(metilmetacrilato), apresentou uma distribuição de tamanho bimodal, além de boa intensidade de luminescência. Após diálise dos látices com complexos incorporados, todos apresentaram auto-ordenamento e iridescência. Com o recobrimento das partículas utilizando o poliestireno, observou-se uma supressão da luminescência, isto devido a camada polimérica reduzir a excitação do complexo, presente no caroço, reduzindo a intensidade de emissão do mesmo. Quanto a intensidade de luminescência, todos os complexos foram afetados quando incorporados diretamente no poliestireno, isto devido o polímero apresentar uma banda larga de emissão na região das transições de maior intensidade dos íons Eu(III) (612 nm) e Tb(III) (540 nm). As nanopartículas que apresentaram caroço de poliestireno e casca de poli(metilmetacrilato) com os complexos incorporados apresentaram intensa luminescência, sugerindo a presença dos compostos na casca ou na segunda fase da partícula poli(metilmetacrilato)