Síntese de poli(l-ácido lático) de alta massa molecular utilizando líquidos iônicos

Abstract

No presente trabalho, foi realizada a síntese de poli(L-ácido lático) de alta massa molecular, em duas etapas, utilizando líquidos iônicos. A 1ª etapa do processo de polimerização consistiu na síntese de um pré-polímero de PLLA de baixa massa molecular partindo de uma solução aquosa de L-ácido lático 85 % e utilizando o LI [bmim]BF4 com 3,3 % de [bmim]Cl como catalisador, através da desidratação sob pressão reduzida. As massas moleculares dos polímeros resultantes ficaram próximas a Mw= 2.000 gmol-1, com polidispersidade de até 4,2. A 2ª etapa compreendeu o aumento da massa molecular do polímero resultante da 1ª etapa, com a adição de líquido iônico em diferentes proporções. Nesta síntese, foram avaliados diversos parâmetros reacionais, como massa molecular do pré-polímero, pressão reduzida aplicada, tempo, temperatura e diferentes líquidos iônicos. Os resultados obtidos por cromatografia de exclusão de tamanho apresentaram massas moleculares de Mw= 40.000 gmol-1 a 200.000 gmol-1 e Mw/Mn= 1,3 a 2,6. A melhor condição de síntese encontrada consistiu na utilização de um menor tempo reacional total (8 horas), menor proporção pré-polímero:LI de 1:1 e a utilização de um pré-polímero de massa molecular em torno de Mw=2.000 gmol-1 sintetizado pelo processo de policondensação sob pressão reduzida, utilizando o LI como catalisador. O polímero de PLLA de alta massa molecular sintetizado foi analisado por TGA, DSC e DMA e comparado com o PLLA comercial. A análise de TGA apresentou temperaturas de degradação de 340 a 360 ºC, inferiores (380 ºC) ao PLLA comercial. O polímero apresentou as temperaturas de transição vítrea, cristalização e fusão menores que o PLLA comercial, apresentando dois picos de fusão, característico de um processo de fusão-recristalização. A análise de DMA mostrou um módulo maior na amostra de PLLA comercial em relação ao polímero sintetizado indicando uma maior resistência à deformação.

In this work, the synthesis of poly (L-lactic acid) of high molecular weight was performed in two steps, using ionic liquids as catalysts in the 1st step and as solvents in the 2nd step. In the 1st step a PLLA prepolymer with low molecular weight was synthesized by dehydration under reduced pressure, starting from aqueous L-lactic acid solution (85 %) and using the ionic liquid [bmim]BF4 with 3,3 % [bmim]Cl as catalyst. The molecular weight of the resulting polymer was close to Mw=2,000 gmol-1 with polidispersity of 4.2. The 2nd step comprised the increasing of the molecular weight of the prepolymer, with the addition of ionic liquid in different proportions. In this synthesis, many processes were evaluated by changing the reaction parameters, such as molecular weight of the prepolymer, , time, reduced pressure and temperature. Polymers with molecular weight between Mw=40,000 gmol-1 - 200,000 gmol-1 and Mw/Mn= 1.3 - 2.6 were obtained. The best reactional condition was: the use of a shorter overall reaction time (8 hours), prepolymer: LI ratio of 1:1 and the use of a prepolymer of low molecular weight (Mw=2,000 g.mol-1), synthesized by polycondensation under reduced pressure using LI as catalyst. The high molecular weight PLLA was analyzed by TGA, DSC and DMA, and compared with commercial PLLA. TGA analysis showed degradation temperatures from 340 to 360°C lower than commercial PLLA (380°C). The polymer showed also lower glass transition, crystallization and melting temperatures than commercial PLLA. It was observed adouble melting peaks, characteristic from melting-recrystallization process. Commercial PLLA showed a modulus higher than from step polymerization synthesized PLLA indicating a greater resistance to deformation.