UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE QUÍMICA FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL

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INSTITUTO DE QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL 2

 

Relatório 10:  Síntese de polímeros e parâmetro de solubilidade

Resultados e discussões

O objetivo do experimento foi realizar a síntese de um polímero a partir da ureia e do formaldeído e medir a solubilidade de diferentes polímeros em diferentes solventes.

Para a realização da síntese foi preparada uma solução com 30g de uréia, 57 ml de formaldeído e 50 ml de hidróxido de sódio. A solução ocorreu em banho maria quente. Após a solubilização da ureia no formaldeído, o sistema foi resfriado em banho frio e neutralizado com uma solução de ácido clorídrico. Em seguida a solução foi levada novamente a banho em maria quente e após dois minutos foi adicionado gota a gota  uma solução de ácido clorídrico até o polímero ser formado e então o polímero foi rapidamente transferido para um copo plástico para definir seu formato. O polímero formado encontra-se na figura 1.

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Figura 1- Polímero formado a partir da ureia e formaldeído.

O polímero formado a partir de uma reação de condensação da ureia com o formaldeído é um polímero termorrígido, ou seja, a sua forma não muda após a sua síntese. A reação de condensação desse polímero libera água na sua formação. O processo de polimerização utiliza-se de duas etapas principais, uma etapa básica e uma etapa ácida. Na etapa básica ocorre a protonação de um H+ pela a base na molécula de ureia e o íon  amideto formado ataca a carbonila formando o metilol. Essa nova molécula em meio ácido tem um O-2 que irá reagir com os H+ disponiveis até ocorrer a formação de uma molécula de água que será liberada para ocorrer novas condenações . Essa reação de polimerização é demonstrada na figura 2 e 3.

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Figura 2- Reação inicial entre o formaldeído e a ureia em meio básico.

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Figura 3- Reação de formação das unidades monoméricas em meio ácido.

Na segunda parte do experimento foi medido o parâmetro de solubilidade de alguns polímeros em diferentes solventes.

Os dados experimentais sobre inchamento dos 3 polímeros trabalhados no experimento seguem na tabela abaixo, onde o grau de inchamento foi obtido através da equação:

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Onde: S = grau de inchamento em porcentagem

W = massa final do polímero

Wo = massa inicial do polímero.

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Tabela 1: Massas experimentais dos polímeros secos e inchados pela ação dos solventes, grau de inchamento e parâmetros de solubilidade.

		Ureia-Formaldeído	Estireno-Divinilbenzeno	Silicone
Solventes utilizados	δ1 (cal/cm^3)^-1/2	seco	inchado	Δm/mINICIAL	seco	inchado	Δm/mINICIAL	seco	inchado	Δm/mINICIAL
Acetato de Etila	8,800	0,784	1,773	1,261	0,679	0,693	0,021	1,120	1,721	0,537
Tolueno	8,900	0,508	1,202	1,366	0,785	0,813	0,036	0,857	1,820	1,124
Heptano	7,400	0,408	0,920	1,255	0,622	0,623	0,002	0,894	1,881	1,104
Cicloexano	7,200	0,587	1,303	1,220	0,626	0,628	0,003	0,776	1,691	1,179
Clorofórmio	9,200	0,603	1,716	1,846	0,742	1,140	0,536	1,058	3,218	2,042
Etanol	12,900	0,683	1,366	1,000	0,898	0,909	0,012	0,844	0,891	0,056

Tabela 2: Intumescimento gravimétrico dos polímeros.

        Um bom solvente é descrito como aquele que dissolve qualquer quantidade de polímero na faixa de temperatura entre o ponto de fusão do polímero e o seu ponto de ebulição, já um mau solvente é descrito como aquele que não é capaz nem de  dissolver nem intumescer (inchar) um polímero.

 Esse intumescimento depende da interação polímero-solvente e da forma de reticulação do próprio polímero, já que em polímeros com alto grau de reticulação não são facilmente dissolvidos. Se o intumescimento acontece, isso demonstra a sua afinidade por determinado solvente e é considerado como um processo de solubilidade.

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