Orientador: Roniérik Pioli Vieira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A polimerização radicalar via transferência de átomo (ATRP) é uma poderosa técnica utilizada para síntese de polímeros funcionalizados e com estrutura controlada. Porém, devido ao uso de catalisadores metálicos, possui limitações quanto ao uso do material obtido e, devido a isso, novos...

Resumo: A polimerização radicalar via transferência de átomo (ATRP) é uma poderosa técnica utilizada para síntese de polímeros funcionalizados e com estrutura controlada. Porém, devido ao uso de catalisadores metálicos, possui limitações quanto ao uso do material obtido e, devido a isso, novos métodos derivados desta técnica vêm sendo criados, como a recém desenvolvida polimerização radicalar via transferência de átomo organocatalisada (O-ATRP), que utiliza catalisadores orgânicos para suprir esta limitação, possibilitando processos economicamente interessantes e polímeros com baixa toxicidade para o ser humano e ao meio ambiente. Neste trabalho, foi utilizada a O-ATRP para realizar a síntese de poli(limoneno). O limoneno é um monoterpeno cíclico encontrado principalmente na casca de frutas cítricas como a laranja e o limão, possui um alto potencial como monômero mas que, atualmente, não possui uma rota viável de polimerização controlada devido algumas de suas características estruturais, o rendimento do processo tende a ser consideravelmente baixo (<10%) e com uma dispersão elevada (Ð>1,5). Com o material sintetizado neste estudo, obteve-se rendimentos em torno de 12% (utilizando 2,2,2-Tribromoetanol como iniciador e Tioxanten-9-ona como catalisador), sendo possível alcançar um rendimento de até 19,29% após otimização das proporções molares dos reagentes. A pesar da massa molar média ainda ser baixa (<1000 g.mol-1), a dispersidade dos polímeros formados nos testes realizados por meio da combinação de diferentes iniciadores e catalisadores foram todos menores que 1,21 (Ð), indicando que o método foi eficaz no controle da polimerização. Foi aplicado também um planejamento experimental de face centrada (FCD) para avaliação do efeito da proporção de reagentes sobre o rendimento e sua otimização. Avaliou-se ainda o comportamento do rendimento em função do tempo de polimerização e do rendimento em função da presença e ausência da fotoirradiação (UV). Foram realizadas análises do comportamento térmico do polímero por TGA e DSC, além da estrutura e a presença de grupos funcionais incorporados ao material com o auxílio de FT-IR e 1H RMN. Podendo assim contribuir para ampliação dos conhecimentos sobre o poli(limoneno) e a O-ATRP

Abstract: Atom transfer radical polymerization (ATRP) is a powerful technique used for synthesis of functionalized polymers and with controlled structure. However, due to the use of metallic catalysts, it has limitations regarding the use of the material obtained and, because of this, new methods...

Abstract: Atom transfer radical polymerization (ATRP) is a powerful technique used for synthesis of functionalized polymers and with controlled structure. However, due to the use of metallic catalysts, it has limitations regarding the use of the material obtained and, because of this, new methods derived from this technique have been created, such as the newly developed organocatalyzed atom transfer radical polymerization (O-ATRP), which uses organic catalysts to overcome this limitation, enabling economically interesting processes and polymers with low toxicity for humans and the environment. In this work, O-ATRP was used to perform the synthesis of poly(limonene). Limonene is a cyclic monoterpene found mainly in the peel of citrus fruits such as orange and lemon, has a high potential as a monomer but, currently, does not have a viable controlled polymerization route due to some of its structural characteristics, the process yield tends to be considerably low (<10%) and with a high dispersion (Ð>1.5). With the material synthesized in this study, yields of around 12% were obtained (using 2,2,2-Tribromoethanol as initiator and Tioxanten-9-one as the catalyst), and it is possible to achieve a yield of up to 19.29% after optimization of the molar proportions of the reagents. Although the average molar mass is still low (<1000 g.mol-1), the dispersion of the polymer formed in the tests carried out by combining different initiators and catalysts was all less than 1.21 (Ð), indicating that the method was effective in controlling the polymerization. An experimental face-centered design (FCD) was also applied to evaluate the effect of the proportion of reagents on the yield and its optimization. Yield as a function of polymerization time was evaluated and also yield as a function of the presence and absence of photoirradiation (UV). Analysis of the thermal behavior of the polymer was performed by TGA and DSC, in addition, the structure and the presence of functional groups incorporated into the material were analyzed with the aid of FT-IR and 1H NMR. Thus, being able to contribute to the expansion of knowledge about poly(limonene) and O-ATRP

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