BRPI0904295A2 - process of obtaining superabsorbent crosslinked nanocomposites - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE OBTENçãO DE NANOCOMPóSITOS RETICULADOS SUPERABSORVENTES A presente invenção se refere a um processo para a obtenção de nanocompósitos reticulados com propriedade de superabsorbância. Mais especificamente, os referidos nanocompósitos são preparados a partir da graftização de um polissacarídeo, em particular o amido de milho regular, com ácido acrílico. O copolímero resultante é reticulado na presença de pequenas quantidades de argila montmorilonita naturalmente sádica (MMTNa), obtendo-se um hidrogel dotado de resistência mecânica aperfeiçoada e maior capacidade de absorção de fluidos. Os géis superabsorventes obtidos, apresentam baixa toxicidade e capacidade de absorver grandes quantidades de água, a elevadas taxas de absorção, o que os tornam adequados para serem utilizados na manufatura de artigos de higiene pessoal.PROCESS OF OBTAINING SUPERABSORVENT RETICULATED NANOCOMPOSITS The present invention relates to a process for obtaining superabsorbent crosslinked nanocomposites. More specifically, said nanocomposites are prepared by grafting a polysaccharide, in particular regular cornstarch, with acrylic acid. The resulting copolymer is cross-linked in the presence of small amounts of naturally sadistic montmorillonite clay (MMTNa), yielding a hydrogel endowed with improved mechanical strength and increased fluid absorption capacity. The obtained superabsorbent gels have low toxicity and ability to absorb large amounts of water at high absorption rates, making them suitable for use in the manufacture of toiletries.
Description
PROCESSO DE OBTENÇÃO DE NANOCOMPÓSITOSRETICULADOS SUPERABSORVENTESPROCEDURE FOR OBTAINING SUPERABSENT REINFORCED NANOCOMPOSITES
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
A presente invenção trata da preparação de nanocompósitosreticulados superabsorventes, com características de biodegradabilidade,os quais são resultantes da reação de graftização do amido com ácidoacrílico e agentes formadores de ligações cruzadas em presença de argila.The present invention relates to the preparation of superabsorbent crosslinked nanocomposites with biodegradability characteristics which are the result of starch graft reaction with acrylic acid and crosslinking agents in the presence of clay.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Os géis superabsorventes (SAPs) são conhecidos como polímerosreticulados que absorvem e retêm água e soluções aquosas em grandequantidade, chegando a absorver até centenas de vezes o próprio peso.Superabsorbent gels (SAPs) are known as cross-linked polymers that absorb and retain water and aqueous solutions in large quantities, absorbing up to hundreds of times their own weight.
Usualmente, os polímeros superabsorventes são sintetizados apartir de monômeros acrílicos, como por exemplo, acrilamida, ácidoacrílico e acrilato de sódio, ou por copolimerização entre eles, empresença de um agente de ligação cruzada. Cerca de 90% de todos osmateriais superabsorventes produzidos são usados para a fabricação deprodutos descartáveis. Contudo, devido à preocupação com questõesambientais, esforços crescentes têm sido feitos no sentido de sedesenvolver novos produtos à base de polímeros superabsorventes quesejam biodegradáveis.Usually, superabsorbent polymers are synthesized from acrylic monomers, such as acrylamide, acrylic acid and sodium acrylate, or by copolymerization between them, using a crosslinking agent. About 90% of all superabsorbent materials produced are used for the manufacture of disposable products. However, due to concerns about environmental issues, increasing efforts have been made to develop new products based on superabsorbent polymers that may be biodegradable.
Sabe-se que os polissacarídeos em geral possuem característicasde biodegradabilidade, fato que tem despertado forte interesse nainvestigação de alternativas para a obtenção de novos materiaissuperabsorventes. No entanto, a fragilidade dos géis de polissacarídeospode ser um fator restritivo à sua aplicação para esta finalidade. Tendo emvista sua característica de biodegradabilidade e de baixo custo, osderivados de celulose e o amido se mostraram potencialmente adequadospara uso nessa busca de novos materiais superabsorventes.Polysaccharides in general are known to have biodegradability characteristics, a fact that has aroused strong interest in the investigation of alternatives to obtain new superabsorbent materials. However, the fragility of polysaccharide gels may be a restrictive factor for their application for this purpose. Given their low cost and biodegradability characteristics, cellulose derivatives and starch have proved to be potentially suitable for use in this search for new superabsorbent materials.
TÉCNICA RELACIONADARELATED TECHNIQUE
Um gel é caracterizado como superabsorventes quando apresentacapacidade e taxas elevadas de inchamento e boas propriedadesmecânicas. A literatura técnica especializada afirma que a presença degrupos hidrofílicos, cadeias poliméricas flexíveis e a disponibilidade degrande volume livre entre as cadeias poliméricas são fatores quefavorecem a capacidade de absorção de água e de soluções aquosas doshidrogéis [Athawale, V.D. e Lele1 V., 2000, Jornal Applied PolymerScience, Vol.77, 2480-2485].A gel is characterized as superabsorbent when it has capacity and high swelling rates and good mechanical properties. The specialized technical literature states that the presence of hydrophilic groups, flexible polymer chains and the availability of large free volume between polymer chains favor the absorption capacity of water and aqueous hydrogel solutions [Athawale, V.D. and Lele1 V., 2000, Applied Polymer Science Journal, Vol.77, 2480-2485].
Sabe-se também que os monômeros convencionalmente utilizadospara a obtenção desse tipo de material são a acrilamida, o ácido acrílico,sais de ácido acrílico (principalmente sais de sódio e de potássio),enquanto que as técnicas empregadas para sua obtenção compreendemprocessos de polimerização em massa, em solução e em suspensãoinversa, com iniciação térmica e por oxi-redução [Omidian, H; Rocca1 J.G.e Park, K., 2005, Journal of Controlled Release 102, 3-12].It is also known that the monomers conventionally used to obtain this type of material are acrylamide, acrylic acid, acrylic acid salts (mainly sodium and potassium salts), while the techniques employed to obtain them comprise mass polymerization processes. , in solution and in inverse suspension, with thermal initiation and by oxy-reduction [Omidian, H; Rocca J.Ge Park, K., 2005, Journal of Controlled Release 102, 3-12].
No que tange ao uso dos polissacarídeos para a obtenção dehidrogéis, têm sido citados como alternativa a celulose, a carboximetilcelulose, o amido e amidos modificados, que podem ser polímerosbiodegradáveis.Regarding the use of polysaccharides to obtain hydrogels, cellulose, carboxymethylcellulose, starch and modified starches, which may be biodegradable polymers, have been cited as an alternative.
A polimerização geralmente é feita por etapas, iniciando-se pelatécnica de graftização do polissacarídeo com monômeros sintéticos, comoa acrilonitrila, a acrilamida e o ácido acrílico. Em seguida, o copolímero égeralmente reticulado com um agente hidrofílico de ligação cruzada. Osdocumentos de patente US 5,470,964 e US 2007/0015878 podem sercitados como referência.Polymerization is generally done in stages, starting with the technique of polysaccharide graftization with synthetic monomers such as acrylonitrile, acrylamide and acrylic acid. Next, the copolymer is generally cross-linked with a hydrophilic crosslinking agent. US 5,470,964 and US 2007/0015878 may be cited as reference.
Os primeiros trabalhos com o amido reportam a graftização com aacrilonitrila e posterior reticulação com radiação gama. Foi utilizado oamido de mandioca gelatinizado, o qual foi simultaneamente graftizadocom acrilonitrila e reticulado por meio de aplicação de radiação gama. Ossais CuS04-5H20, Pb(NO3)2 e AI(NO3)3 foram usados para minimizar aformação de homopolímeros. Todavia, os resultados revelaram um altorendimento em homopolímero. A capacidade de absorção do gel formadoaumentou com o decréscimo no rendimento de homopolímero e foifavorecida pelo uso de baixas doses de radiação [Kiatkamjornwong, S. eMeechai, N., 1997, Radiation Physics Chemistry 49, 689-696].Early work on starch reports graftization with aacrylonitrile and later gamma radiation crosslinking. Gelatinized cassava starch was used, which was simultaneously grafted with acrylonitrile and cross-linked by application of gamma radiation. CuS04-5H20, Pb (NO3) 2 and AI (NO3) 3 ossals were used to minimize homopolymer deformation. However, the results revealed a homopolymer booster. The absorption capacity of the formed gel increased with decreasing homopolymer yield and was favored by the use of low radiation doses [Kiatkamjornwong, S. e Meechai, N., 1997, Radiation Physics Chemistry 49, 689-696].
Experimentos semelhantes foram realizados para a obtenção deamido de mandioca-g-poli(acrilamida-co-ácido acrílico), seguida dereticulação pelo uso de radiação gama. Os copolímeros graftizados deacrilamida e ácido acrílico levaram às melhores propriedades de absorçãode água do que aqueles graftizados com apenas um dos monômeros. Aconcentração de ácido acrílico foi considerada como um parâmetro damaior importância para a absorção de água. Foi verificado que essespolímeros comportam-se como superabsorventes sensíveis ao pH, cujacapacidade de absorção aumenta em função do aumento do pH[Kiatkamjornwong, S.; Chomsaksakul, W. e Sonsuk, M. 2000, RadiationPhysics and Chemistry 59, 413-427],Similar experiments were performed to obtain cassava-g-poly (acrylamide-co-acrylic acid) -amide, followed by crosslinking by the use of gamma radiation. Graphitized copolymers of acrylamide and acrylic acid led to better water-absorbing properties than those with only one monomer. Concentration of acrylic acid was considered as a parameter of major importance for water absorption. These polymers have been found to behave as pH sensitive superabsorbents, whose absorption capacity increases as a function of pH increase [Kiatkamjornwong, S .; Chomsaksakul, W. and Sonsuk, M. 2000, RadiationPhysics and Chemistry 59, 413-427],
Por outro lado, técnicas de polimerização mais simplificadastambém foram reportadas para a obtenção de géis superabsorventes àbase de amido. Um hidrogel foi obtido pela graftização do amido comácido acrílico, utilizando-se nitrato cérico amoniacal (CAN) como iniciador.On the other hand, more simplified polymerization techniques have also been reported to obtain starch-based superabsorbent gels. A hydrogel was obtained by grafting the acrylic acid starch using ammonium ceric nitrate (CAN) as the initiator.
Os hidrogéis foram obtidos após a neutralização dos grupos carboxílicoscom NaOH. O máximo de absorção de água atingida foi 250 g/g[Athawale, V.D. e Lele, V. 1998, Carbohydrate Polymers 35, 21-27]. Emum trabalho semelhante foram igualmente obtidos hidrogéissuperabsorventes a partir da graftização do amido com ácido acrílico, masneste caso a acrilamida também foi usada para a graftização. Acapacidade de absorção máxima de água alcançou 510 g/g [Athawale,V.D. e Lele, V., 2000, Jornal Applied Polymer Science, Vol.77, 2480-2485].Hydrogels were obtained after neutralization of the carboxylic groups with NaOH. The maximum water absorption achieved was 250 g / g [Athawale, V.D. and Lele, V. 1998, Carbohydrate Polymers 35, 21-27]. In a similar work, superabsorbent hydrogels were also obtained from the starch acrylic acid grafting, but in this case acrylamide was also used for the grafting. Maximum water absorption capacity reached 510 g / g [Athawale, V.D. and Lele, V., 2000, Applied Polymer Science Journal, Vol.77, 2480-2485].
No documento de patente US 2006/0047068 descreve-se umprocesso similar para a obtenção de hidrogéis à base de amido. Osmonômeros citados também foram o ácido acrílico e/ou acrilamida, empresença do iniciador persulfato de amônio, sendo também indicado o usodo nitrato cérico amoniacal. A reticulação dos copolímeros obtidos foi feitacom Ν,Ν'-metilenobisacrilamida (MBA) e os hidrogéis obtidos,neutralizados com KOH. Os materiais obtidos exibiram uma absorção de400 a 500 vezes de fluido aquoso.US Patent 2006/0047068 describes a similar process for obtaining starch hydrogels. The cited monomers were also acrylic acid and / or acrylamide, the company of the ammonium persulfate initiator, and the ammonium ceric nitrate method was also indicated. The cross-linking of the obtained copolymers was done with Δ, Ν'-methylenobisacrylamide (MBA) and the obtained hydrogels neutralized with KOH. The materials obtained exhibited a 400 to 500-fold absorption of aqueous fluid.
A incorporação de argila em polímeros superabsorventes à base deamido, com o objetivo de melhorar a resistência e a capacidade deabsorção de água dos materiais também tem sido reportada. Compósitossuperabsorventes de amido-g-poli(acrilamida) com argilas do tipobentonita, caolinita e sercita, foram sintetizados em presença do iniciadornitrato cérico amoniacal e Ν,Ν'-metilenobisacrilamida, como agenteformador de ligações cruzadas. Foi verificado que a adição de caolinita e acomposição de grupos -CONH2, -COONa, -COOH na proporção de 8:6:3conferiram a maior capacidade de absorção de água [Wu, J.; Wei1 Y; Lin,J. e Lin, S., 2003, Polymer44, 6513-6520].The incorporation of clay into dams-based superabsorbent polymers to improve the strength and water-absorbing capacity of materials has also been reported. Superabsorbent composites of starch-g-poly (acrylamide) with tipobentonite, kaolinite and sercite clays were synthesized in the presence of ammoniacal ceric nitrate initiator and Ν, Ν'-methylenobisacrylamide as crosslinking agent. It was found that the addition of kaolinite and grouping -CONH2, -COONa, -COOH in the ratio of 8: 6: 3 conferred the highest water absorption capacity [Wu, J .; Wei Y; Lin, J. and Lin, S., 2003, Polymer44, 6513-6520].
Como pode ser constatado, a acrilamida é geralmente utilizadapara a obtenção de hidrogéis. Sabe-se que a poliacrilamida pode ter suaspropriedades hidrofílicas melhoradas quando associada com outrosmateriais [FR 9104600]. Porém, a utilização da poliacrilamida apresentauma desvantagem. A hidrólise da poliacrilamida leva à liberação deamônia, que é um gás tóxico.As can be seen, acrylamide is generally used to obtain hydrogels. Polyacrylamide is known to have improved hydrophilic properties when associated with other materials [FR 9104600]. However, the use of polyacrylamide has a disadvantage. Hydrolysis of polyacrylamide leads to the release of ammonia, which is a toxic gas.
A adição de argila também foi utilizada em hidrogéis sintéticos àbase de poli(ácido acrílico) (PAA) ou polivinilamina (PVAm), com gruposcarboxílicos ou amino parcialmente hidrolisados. A adição da argila é feitaantes da etapa de neutralização [WO 2004/018005]. Da mesma forma, umhidrogel sintético foi obtido a partir da copolimerização de ácido acrílicoparcialmente neutralizado na presença da argila bentonita (tambémconhecida como montmorilonita) com a utilização de Ν,Ν'-metilenobisacrilamida como agente de reticulação e persulfato de potássiocomo iniciador. Dois tipos de bentonitas (sódica e organofílica) foramusados. Os resultados mostraram que quanto mais alta a concentração debentonita, maior a capacidade de inchamento do hidrogel. [Santiago, F.;Muciente, A. E.; Osório, M. e Rivera, C. F., 2007, European PolymerJournal 43, 1-9].The addition of clay was also used in synthetic poly (acrylic acid) (PAA) or polyvinylamine (PVAm) based hydrogels with partially hydrolysed amino or carboxylic groups. The addition of clay is done before the neutralization step [WO 2004/018005]. Similarly, a synthetic hydrogel was obtained from the partially neutralized acrylic acid copolymerization in the presence of bentonite clay (also known as montmorillonite) with the use of β, metil'-methylenebisacrylamide as crosslinker and potassium persulfate initiator. Two types of bentonites (sodium and organophilic) were used. The results showed that the higher the debentonite concentration, the greater the swelling capacity of the hydrogel. [Santiago, F.; Muciente, A. E .; Osorio, M. and Rivera, C.F., 2007, European Polymer Journal 43, 1-9].
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção se refere à obtenção de nanocompósitosreticulados com propriedade de superabsorbância, sendo os ditosnanocompósitos preparados a partir da graftização de um polissacarídeo,em particular o amido de milho regular, com ácido acrílico. O copolímeroresultante é reticulado na presença de pequenas quantidades de argilamontmorilonita naturalmente sódica (MMTNa), obtendo-se um hidrogeldotado de resistência mecânica aperfeiçoada e maior capacidade deabsorção de fluidos. Os géis superabsorventes obtidos apresentam baixatoxicidade e capacidade de absorver grandes quantidades de água, aelevadas taxas de absorção. Essas características tornam esses materiaisespecialmente úteis para serem aplicados na manufatura de artigoshigiênicos de uso pessoal.The present invention relates to obtaining superabsorbent crosslinked nanocomposites, said nanocomposites being prepared from the graftization of a polysaccharide, in particular regular maize starch, with acrylic acid. The resulting copolymer is crosslinked in the presence of small amounts of naturally sodium clay monomontmorillonite (MMTNa), yielding a hydrogeldotate of improved mechanical strength and increased fluid resorption capacity. The obtained superabsorbent gels have low toxicity and capacity to absorb large amounts of water, with high absorption rates. These characteristics make these materials especially useful for use in the manufacture of hygienic articles for personal use.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
A Figura 1 apresenta os espectros no infravermelho dosnanocompósitos superabsorventes, sem e com a adição da argila.Figure 1 shows the infrared spectra of superabsorbent nanocomposites, with and without the addition of clay.
A Figura 2 apresenta o espectro de 13C NMR do amido graftizadoem presença de argilaFigure 2 shows the 13 C NMR spectrum of graftized starch in the presence of clay.
A Figura 3 apresenta os difratogramas de raios-X obtidos para asamostras e os compara com o difratograma da argila montmorilonitasódica utilizada na invenção.Figure 3 shows the X-ray diffractograms obtained for the samples and compares them to the diffractogram of the montmorillonite clay used in the invention.
As Figuras 4A e 4B apresentam a análise por meio da microscopiaeletrônica de varredura dos hidrogéis obtidos.Figures 4A and 4B present the analysis by scanning electron microscopy of the obtained hydrogels.
A Figura 5 apresenta espectros dos hidrogéis quando submetidos aensaios mecânicos.Figure 5 shows spectra of hydrogels when subjected to mechanical tests.
A Figura 6 apresenta o porcentual de matéria orgânica convertidoem CO2 em função do tempo.Figure 6 shows the percentage of organic matter converted to CO2 as a function of time.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Para que a presente invenção possa ser mais bem avaliada ecompreendida, sua descrição detalhada será ilustrada por meio deexemplos, através dos quais ficarão evidentes aos especialistas namatéria as vantagens dos géis produzidos, assim como um rol depossibilidades de aplicação dos materiais obtidos. Deve ficar claro,todavia, que os exemplos aqui apresentados não podem ser consideradoscomo limitativos da invenção.In order that the present invention may be better evaluated and understood, its detailed description will be illustrated by examples, whereby it will be apparent to those skilled in the art the advantages of the gels produced, as well as a list of possibilities of application of the materials obtained. It should be clear, however, that the examples set forth herein cannot be construed as limiting the invention.
As principais matérias-primas utilizadas para a obtenção dohidrogel foram o amido de milho regular, o monômero de ácido acrílico e aargila montmorilonita sódica. Estes componentes, conforme apresentado ediscutido anteriormente, influenciam fortemente as propriedades ecaracterísticas do produto superabsorvente final.The main raw materials used to obtain the hydrogel were regular maize starch, acrylic acid monomer and sodium montmorillonite sodium argil. These components, as presented and discussed above, strongly influence the properties and characteristics of the final superabsorbent product.
O amido é um biopolímero, encontrado na natureza sob a forma degrânulos. Dois tipos de polissacarídeos estão presentes nos grânulos deamido, a amilose e a amilopectina, ambos constituídos de unidadesrepetitivas de α-D-glicose. O amido regular utilizado na presente invençãoé constituído de cerca de 70% de amilose e 30% de amilopectina. Naamilose, as ligações entre as unidades constitucionais repetitivas são,predominantemente, do tipo [(1,4)-α-], o que lhe confere uma estruturaessencialmente linear. A amilopectina, além das ligações do tipo [(1,4)-a-],presentes entre as unidades de D-glicose na cadeia principal, possuiestrutura caracterizada pelo alto grau de ramificação.Starch is a biopolymer, found in nature in the form of granules. Two types of polysaccharides are present in the deamido granules, amylose and amylopectin, both consisting of α-D-glucose repeating units. The regular starch used in the present invention consists of about 70% amylose and 30% amylopectin. In naamylosis, the links between repetitive constitutional units are predominantly of the type [(1,4) -α-], which gives it a essentially linear structure. Amylopectin, in addition to the [(1,4) -a -] type bonds present between the D-glucose units in the main chain, has a structure characterized by a high degree of branching.
Sabe-se que a gelatinização é uma das propriedades maisimportantes dos amidos, e merece atenção especial. A gelatinização podeser definida como a ruptura irreversível da ordenação molecular dogrânulo, e que ocorre concomitantemente com o seu inchamento, a perdada cristalinidade, e também um aumento da viscosidade e da solubilidade.Esse processo se dá em presença de excesso de água. O ponto inicial degelatinização, assim como a faixa de temperatura na qual a gelatinizaçãoocorre são governados pelos seguintes parâmetros: concentração, fontede amido, tamanho do grânulo e distribuição de tamanho do grânulo.Gelatinization is known to be one of the most important properties of starches and deserves special attention. Gelatinization can be defined as the irreversible disruption of the molecular ordering of the granule, which occurs concomitantly with its swelling, lost crystallinity, and also increased viscosity and solubility. This process occurs in the presence of excess water. The degelatinization starting point, as well as the temperature range in which gelatinization occurs are governed by the following parameters: concentration, starch source, granule size and granule size distribution.
Argilas são rochas finamente divididas, constituídas por silicatoshidratados (argilominerais). Possuem partículas de diâmetro na faixa demicrometros e podem possuir capacidade de troca catiônica (CTC) entre 3e 150 meq/100 g. A maioria das argilas minerais apresenta estruturalamelar. Dentre os argilominerais Iamelares encontra-se o grupo damontmorilonita. A montmorilonita, a hectorita e a saponita são os silicatosem camadas mais comumente usados e pertencem à família dosfilossilicatos. A sua estrutura cristalina consiste de Iamelas ou camadas,formadas de dois átomos de silício, de coordenação tetraédrica, os quaisse encontram ligados a uma camada octaédrica de hidróxido de alumínioou de magnésio. A espessura das camadas mede aproximadamente 1 nme as suas dimensões laterais podem variar de 30 nm a vários micrometros,em função do tipo de silicato. As camadas empacotam-se umas sobre asoutras, o que dá origem a uma distância regular entre elas, chamada degaleria ou de distância interlamelar. A troca catiônica, como a de Al3+ porMg2+, ou de Fe2+, ou Mg2+ por Li+, gera cargas negativas, as quais sãoneutralizadas por cátions alcalinos ou alcalinos terrosos, também situadosno interior das galerias. Esse tipo de silicato em camadas é caracterizadopor uma carga superficial conhecida como capacidade de troca catiônica(CTC).Clays are finely divided rocks made up of hydrated silicates (clay minerals). They have diameter particles in the range of microns and may have cation exchange capacity (CTC) between 3 and 150 meq / 100 g. Most mineral clays have a structural lamellar. Among the Iamelar clay minerals is the damontmorillonite group. Montmorillonite, hectorite and saponite are the most commonly used layered silicates and belong to the family of phyllosilicates. Its crystalline structure consists of two-layered tetrahedral coordinated silicon atoms or layers which are bonded to an octahedral layer of aluminum or magnesium hydroxide. The thickness of the layers measures approximately 1 nm and their side dimensions may vary from 30 nm to several micrometers depending on the type of silicate. The layers are wrapped on top of each other, giving rise to a regular distance between them, called degaleria or interlamellar distance. The cation exchange, such as Al3 + for Mg2 +, or Fe2 +, or Mg2 + for Li +, generates negative charges, which are neutralized by alkaline or earth alkaline cations, also located inside the galleries. This type of layered silicate is characterized by a surface charge known as cation exchange capacity (CTC).
Na presente invenção foi aplicada a montmorilonita naturalmentesódica (MMTNa). Suas principais características são a elevada capacidadede inchamento, até 20 vezes seu volume inicial, com espaçosinterplanares de até 100 angstroms e a capacidade de troca catiônica(CTC) na faixa de 60 a 170 meq/100 g. Essas características conferem àbentonita propriedades bastante específicas, o que justifica o seu uso paraa formação dos nanocompósitos de polímeros superabsorventes.A argila utilizada na presente invenção, comercializada pelaempresa Southern Clay Products, Inc. com a denominação Argel CN55,apresentou uma capacidade de troca catiônica, de 98,5 meq/100 g. Oamido de milho regular é comercializado pela Com Products Brazil(Jundiaí, SP) com a denominação Amidex 3001.In the present invention the naturally-naturally occurring montmorillonite (MMTNa) was applied. Its main characteristics are the high swelling capacity, up to 20 times its initial volume, with interplanar spaces up to 100 angstroms and the cation exchange capacity (CTC) in the range of 60 to 170 meq / 100 g. These characteristics give bentonite very specific properties, which justify its use for the formation of superabsorbent polymer nanocomposites. The clay used in the present invention, marketed by Southern Clay Products, Inc. under the name Algiers CN55, had a cationic exchange capacity, of 98.5 meq / 100g. Regular cornstarch is marketed by Com Products Brazil (Jundiaí, SP) under the name Amidex 3001.
Inicialmente foram realizados estudos que tinham por objetivoavaliar especialmente as propriedades e concentrações de amido,monômero e argila, que poderiam conduzir à formação de hidrogéis commaior capacidade de absorção de água. Os hidrogéis produzidos foramavaliados posteriormente quanto à capacidade de absorção de soluçõesaquosas e à cinética de absorção de água. Também foram realizadosensaios para caracterização estrutural, reológica e morfológica.Initially studies were carried out aiming to evaluate especially the properties and concentrations of starch, monomer and clay, which could lead to the formation of hydrogels with higher water absorption capacity. The hydrogels produced were later evaluated for the absorption capacity of aqueous solutions and the water absorption kinetics. Tests were also performed for structural, rheological and morphological characterization.
Para melhor evidenciar as vantagens do processo da invenção, osresultados serão apresentados sob a forma de exemplos.To further highlight the advantages of the process of the invention, the results will be presented in the form of examples.
Exemplo 1: Obtenção dos nanocompósitos reticulados.Example 1: Obtaining crosslinked nanocomposites.
Resumidamente o processo de obtenção das nanocompósitosreticulados objeto da presente invenção compreende as etapas seguintes:Briefly the process of obtaining the lattice nanocomposites object of the present invention comprises the following steps:
(a) gelatinização;(a) gelatinization;
(b) grafitização e reticulação; e,(b) graffiti and crosslinking; and,
(c) neutralização.(c) neutralization.
Na etapa (a) de gelatinização, o amido de milho regular, comconcentrações de 1 % p/p, 2% p/p e 3% p/p, respectivamente, foi dispersoem 180 ml de água destilada e deionizada em balão de vidro, e mantidosob borbulhamento de nitrogênio e agitação. A mistura reacional foiaquecida à temperatura de 90°C, por um período de aproximadamente 10a 30 min. Para dar início à etapa (b) de graftização e reticulação, atemperatura foi diminuída para uma faixa de 40°C - 45°C e adicionadoslentamente 10 mL de solução de nitrato cérico amoniacal em ácido nítrico1M. Após cerca de 10 a 30 min foi adicionada ao meio reacional 0,1 g deΝ,Ν'-metilenobisacrilamida (MBA), solubilizada em quantidades variadasde ácido acrílico (0,92 a 1,48 mol L"1). As condições reacionais forammantidas constantes por um período de 3 horas, sob agitação e fluxo denitrogênio. Nesse período, a temperatura da reação variou entre 40°C a45°C. Ao término do tempo reacional, foram adicionados cerca de 2 mL deálcool etílico. A seguir a temperatura foi elevada, iniciando-se a etapa (c)de neutralização. Quando o meio reacional atingiu a temperatura de 60°C,uma quantidade variada de NaOH 1M foi adicionada. A quantidade deNaOH utilizada foi o equivalente para neutralizar cerca de 70% dosgrupamentos ácido carboxílico. O aquecimento foi mantido ainda por 40min, seguido de resfriamento.In gelatinization step (a), regular cornstarch, with concentrations of 1% w / w, 2% w / w and 3% w / w, respectively, was dispersed in 180 ml distilled and deionized water in a glass flask, and kept under nitrogen bubbling and agitation. The reaction mixture was heated at 90 ° C for a period of approximately 10 to 30 min. To initiate graftization and cross-linking step (b), the temperature was lowered to a range of 40 ° C - 45 ° C and 10 mL of 1M nitric acid ammoniacal nitrate solution was slowly added. After about 10 to 30 min 0.1 g of α, Ν'-methylenebisacrylamide (MBA) solubilized in varying amounts of acrylic acid (0.92 to 1.48 mol L "1) was added to the reaction medium. Reaction conditions were maintained constant for a period of 3 hours under stirring and denitrogen flow During this time, the reaction temperature ranged from 40 ° C to 45 ° C. At the end of the reaction time, about 2 mL of ethyl alcohol was added. When the reaction medium reached 60 ° C, a varying amount of 1 M NaOH was added The amount of NaOH used was equivalent to neutralize about 70% of the carboxylic acid groups The heating was kept still for 40min, followed by cooling.
Após o resfriamento, o produto final foi precipitado em álcool etílico,e seco a 70°C por 24 h. A argila montmorilonita sódica (Argel CN55),somente peneirada, foi dispersa em 18 mL de água destilada e adicionadaao meio reacional.After cooling, the final product was precipitated in ethyl alcohol, and dried at 70 ° C for 24 h. The sieved montmorillonite clay (Algiers CN55), only sieved, was dispersed in 18 mL of distilled water and added to the reaction medium.
Dois processos diferenciados foram usados para a adição daargila, empregando-se as concentrações de argila de 0%, 1% 2% e 5% p/pem relação ao monômero.Two differentiated processes were used for clay addition, using clay concentrations of 0%, 1% 2% and 5% w / w relative to the monomer.
Os hidrogéis obtidos foram então avaliados quanto à capacidadede absorção de soluções aquosas e a cinética de absorção em água.Também foi efetuada a caracterização estrutural, reológica e morfológicados materiais.The obtained hydrogels were then evaluated for the absorption capacity of aqueous solutions and the absorption kinetics in water. The structural, rheological and material morphological characterization were also performed.
Exemplo 2: Estudo da influência da concentração de amido sobre acapacidade de absorção.Example 2: Study of the influence of starch concentration on absorption capacity.
As reações para a obtenção dos materiais foram realizadasconforme o método descrito no Exemplo 1. As quantidades usadas deamido foram 2,0 g, 4,0 g e 6,0 g. A concentração de monômero foi mantidaconstante, por meio da adição de 12,68 ml (0,92 mol L"1) de ácido acrílico.A quantidade de NaOH foi de 140 mL. A adição de argila Argel CN55 foifeita em duas partes. A argila (0,03 g) foi dispersa em 8 mL de águadestilada e adicionada na etapa de graftização e reticulação do amido. Nofinal da neutralização, o produto foi resfriado para 40°C, e 0,09 g da argiladisperso em 8 mL de água destilada foi adicionado ao meio reacional.Reactions to obtain materials were carried out according to the method described in Example 1. The amounts used were 2.0 g, 4.0 g and 6.0 g. The monomer concentration was kept constant by the addition of 12.68 ml (0.92 mol L "1) of acrylic acid. The amount of NaOH was 140 ml. The addition of Algiers CN55 clay was made in two parts. The clay (0.03 g) was dispersed in 8 ml of distilled water and added in the starch graftization and crosslinking step.Nutalization of the product was cooled to 40 ° C, and 0.09 g of the dispersed clay in 8 ml of water. Distillate was added to the reaction medium.
Nesse caso, a concentração de argila foi a equivalente a 1% p/p emrelação ao monômero.In this case, the clay concentration was equivalent to 1% w / w relative to the monomer.
O resultado dos ensaios de avaliação da capacidade de absorçãode água para os produtos de reação em relação à concentração de amidosão apresentados na Tabela 1.The results of the water absorption capacity evaluation tests for the reaction products in relation to the starch concentration are presented in Table 1.
TABELA 1TABLE 1
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Exemplo 3: Estudo da influência da concentração do monômeroácido acrílico.Example 3: Study of the influence of acrylic monomer concentration.
Para essas reações, o processo para obtenção dos materiais foirealizado conforme descrito no Exemplo 1. A quantidade adicionada deamido foi de 4.0 g (2% p/p).For these reactions, the process for obtaining the materials was performed as described in Example 1. The added amount of the amide was 4.0 g (2% w / w).
As quantidades usadas de monômero foram: 12,68 mL, 15,22 mL,17,76 mL e 20,30 mL. As quantidades de NaOH 1M foram de 140 mL,166 mL, 195 mL e 222 mL.The amounts of monomer used were 12.68 mL, 15.22 mL, 17.76 mL and 20.30 mL. The amounts of 1M NaOH were 140 mL, 166 mL, 195 mL and 222 mL.
A adição de argila Argel CN55 foi feita em duas etapas. A argila(0,03 g) foi dispersa em 8 mL de água destilada e adicionada na etapa degraftização e reticulação do amido.The addition of Algiers CN55 clay was done in two steps. The clay (0.03 g) was dispersed in 8 mL of distilled water and added in the starch degrafting and crosslinking step.
No final da neutralização, o produto foi resfriado para 40°C e 0,09 gda argila disperso em 12 mL de água destilada foi adicionado ao meioreacional. Nesse caso, a concentração de argila foi a equivalente a 1% p/pem relação ao monômero.O resultado dos ensaios de avaliação da capacidade de absorçãode água para os produtos de reação em relação à concentração demonômero utilizada são mostrados na Tabela 2.At the end of the neutralization, the product was cooled to 40 ° C and 0.09 g of the clay dispersed in 12 mL of distilled water was added to the major reaction. In this case, the clay concentration was equivalent to 1% w / w in relation to the monomer. The results of the water absorption capacity assays for the reaction products in relation to the used demonomer concentration are shown in Table 2.
TABELA 2TABLE 2
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Exemplo 4: Estudo da influência da concentração de argila no meioreacional.Example 4: Study of the influence of clay concentration on the meioreaction.
Para essas reações, o processo para a obtenção dos materiais foirealizado conforme descrito Exemplo 1.For these reactions, the process for obtaining the materials was performed as described in Example 1.
A quantidade adicionada de amido foi de 4 g (2% p/p). Aconcentração de monômero foi mantida constante por meio da adição de12,68 mL (0,92 mol L'1) de ácido acrílico.The added amount of starch was 4 g (2% w / w). Monomer concentration was kept constant by the addition of 12.68 mL (0.92 mol L -1) of acrylic acid.
A quantidade de NaOH 1M foi de 140 mL. A adição de argila ArgelCN55 foi feita em duas etapas.The amount of 1M NaOH was 140 mL. The addition of ArgelCN55 clay was done in two steps.
A argila foi dispersa em 13 mL de água destilada e adicionadaintegralmente na etapa de graftização e reticulação do amido.The clay was dispersed in 13 mL of distilled water and added entirely to the starch graftization and crosslinking step.
As concentrações de argila foram as equivalentes a 0% p/p, 1%p/p, 3% p/p e 5% p/p em relação ao monômero.Clay concentrations were equivalent to 0% w / w, 1% w / w, 3% w / w and 5% w / w relative to the monomer.
O resultado dos ensaios de avaliação da capacidade de absorçãode água para os produtos de reação em relação à concentração de argilasão apresentados na Tabela 3.TABELA 3The results of the water absorption capacity evaluation tests for the reaction products in relation to the clay concentration are presented in Table 3. TABLE 3
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A capacidade de absorção em solução fisiológica e em urinasintética também foi investigada. Para essa avaliação, os hidrogéis sem ecom adição de argila (1% p/p) foram avaliados. A adição de argilamelhorou a absorção nos dois meio estudados, conforme se podeobservar na Tabela 4 a seguir.Absorption capacity in physiological solution and urine synthetic was also investigated. For this evaluation, hydrogels without clay addition (1% w / w) were evaluated. The addition of clay improved the absorption in both studied media, as can be seen in Table 4 below.
TABELA 4TABLE 4
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A análise morfológica realizada nos nanocompósitos obtidos foiagrupada de modo a facilitar sua compreensão e serão apresentadas ediscutidas abaixo.The morphological analysis performed on the nanocomposites obtained was grouped in order to facilitate its comprehension and will be presented and discussed below.
Exemplo 5: Análise estrutural dos nanocompósitos superabsorventesExample 5: Structural Analysis of Superabsorbent Nanocomposites
Os espectros no infravermelho (FTIR) dos hidrogéis obtidos, sem ecom a adição da argila, estão mostrados na Figura 1.Os espectros são semelhantes, o que indica que a presença daargila não interferiu na reação de modificação do amido sob as condiçõesutilizadas. No espectro de ambos os produtos, as principais absorçõesocorreram na região entre 3400-2500 cm"1 e a 1600 cm"1. A bandaobservada na região 3400-2500 cm"1 pode ser atribuída à absorção(deformação axial) do grupo hidroxila. A absorção intensa a 1600 cm"1ocorre quando se tem a presença do íon carboxilato, o que indica que agraftização com ácido acrílico ocorreu.Infrared spectra (FTIR) of the hydrogels obtained without the addition of clay are shown in Figure 1. The spectra are similar, indicating that the presence of clay did not interfere with the starch modification reaction under the conditions used. In the spectrum of both products, the main absorptions occurred in the region between 3400-2500 cm "1 and 1600 cm" 1. The band observed in the 3400-2500 cm-1 region can be attributed to the absorption (axial deformation) of the hydroxyl group. The intense absorption at 1600 cm-1 occurs when the carboxylate ion is present, which indicates that acrylic acid crushing occurred.
A Figura 2 mostra o espectro de 13C NMR do amido graftizado empresença de argila. Nesse espectro, foram observados picoscaracterísticos do amido (C1, C2, C3, C4, C5 e C6), na região entre 101 a59,7 ppm. O pico característico do átomo de carbono da carboxila (C=O)pode ser observado no campo mais baixo do espectro a aproximadamente187 ppm. Os picos característicos das absorções dos átomos de carbonodo ácido acrílico, do [-CH2-] e do [-CH], apareceram em campo mais alto aaproximadamente 39 e 48 ppm, respectivamente.Figure 2 shows the 13 C NMR spectrum of the clay enterprise graft starch. In this spectrum, starch peaks (C1, C2, C3, C4, C5 and C6) were observed in the region between 101 to 59.7 ppm. The characteristic peak of the carboxyl carbon atom (C = O) can be observed in the lower field of the spectrum at approximately 185 ppm. The characteristic peaks of the absorption of the acrylic acid carbonode atoms, [-CH2-] and [-CH], appeared in the higher field at approximately 39 and 48 ppm, respectively.
Amostras com diferentes quantidades de argila, 1 % p/p, 3% p/p e5% p/p, respectivamente, também foram avaliadas por difração de raios-X.A Figura 3 mostra os difratogramas obtidos para essas amostras e oscompara com o difratograma da argila montmorilonita sódica (MMTNa)Argel CN55. Foi possível observar um pico intenso no ângulo de difração(2Θ) a aproximadamente 7,9°, correspondente a uma distância interplanarbasal (d00i) de 11,2° A. Os resultados de raios-X para os produtos dereação mostraram que, para os hidrogéis sintetizados, ocorreu aesfoliação da argila independentemente da concentração de argila usadano experimento. Nos difratogramas para os hidrogéis pode ser observadoainda que o pico característico da argila, no ângulo 2Θ = 7,9°, não foidetectado. Esse resultado representa uma forte indicação da esfoliação daargila durante o processo de preparação dos hidrogéis superabsorventes.Samples with different amounts of clay, 1% w / w, 3% w / w and 5% w / w, respectively, were also evaluated by X-ray diffraction. Figure 3 shows the diffractograms obtained for these samples and those compared to the diffractogram of the sample. sodium montmorillonite clay (MMTNa) Algiers CN55. It was possible to observe an intense peak at the diffraction angle (2Θ) at approximately 7.9 °, corresponding to an interplanarbasal distance (d00i) of 11.2 ° A. The X-ray results for the streaking products showed that for the synthesized hydrogels, exfoliation of the clay occurred regardless of the clay concentration used in the experiment. In diffractograms for hydrogels, it can be observed that the characteristic clay peak, at angle 2Θ = 7.9 °, was not detected. This result represents a strong indication of clay exfoliation during the preparation process of superabsorbent hydrogels.
Exemplo 6: Análise morfológica dos materiais obtidos.As Figuras 4A e 4B a seguir mostram o resultado das análises pormeio da microscopia eletrônica de varredura, realizada para que sepudesse avaliar a morfologia dos hidrogéis. São apresentadas comoexemplo as ampliações a 200x e a 2500x de magnitude para o hidrogelcom 2% p/p de amido, 1% p/p de argila e 12,68 ml de ácido acrílico.Example 6: Morphological analysis of the materials obtained. Figures 4A and 4B below show the results of the analysis by scanning electron microscopy performed to separate the morphology of hydrogels. Examples are given at 200x and 2500x magnifications for the hydrogel with 2% w / w starch, 1% w / w clay and 12.68 ml acrylic acid.
A Figura 4A (ampliação 200 vezes) mostra que o hidrogel éconstituído de partículas de diferentes formas e tamanhos. As partículassão lisas ou porosas. As partículas porosas foram ampliadas até 2500vezes (Figura 4B). Essas partículas apresentaram poros largos, o quemostra que essa estrutura permite a absorção de água mais rapidamente,para o centro mais seco. Esse comportamento faz com que haja aumentona capacidade de absorção [Omidian, H.; Rocca, J.G.; Park, K., 2003,Journal of Controlled Release 102, 3-12].Figure 4A (200x magnification) shows that the hydrogel is composed of particles of different shapes and sizes. The particles are smooth or porous. The porous particles were enlarged up to 2500 times (Figure 4B). These particles have large pores, which show that this structure allows water to be absorbed faster to the drier center. This behavior increases the absorption capacity [Omidian, H .; Rocca, J.G .; Park, K., 2003, Journal of Controlled Release 102, 3-12].
Exemplo 7: Análise reológica dos nanocompósitos obtidos.Example 7: Rheological analysis of the obtained nanocomposites.
Foram avaliadas as propriedades reológicas dos hidrogéis sem ecom a adição de argila (3% p/p). Para essas amostras, a concentração deamido foi mantida a 2% p/p e 12,68 mL de ácido acrílico foramadicionados. As amostras sem argila e com argila apresentaramcapacidades de absorção de água de 75 g/g e de 97 g/g, respectivamente.The rheological properties of the hydrogels without the addition of clay (3% w / w) were evaluated. For these samples, the deamid concentration was maintained at 2% w / w and 12.68 mL of added acrylic acid. The samples without clay and clay presented water absorption capacities of 75 g / g and 97 g / g, respectively.
Os ensaios reológicos foram realizados em reômetro de tensãocontrolada AR-G2, da TA Instruments. O tipo de geometria usada para arealização dos ensaios foi placa-placa rugosa, de aço inoxidável e com 40mm de diâmetro. Os ensaios foram realizados com um intervalo de 1500μm. A temperatura foi mantida constante a 25°C.The rheological assays were performed in a TA Instruments AR-G2 controlled tension rheometer. The type of geometry used for the realization of the tests was rough plate, stainless steel and 40mm in diameter. The tests were performed with a 1500μm interval. The temperature was kept constant at 25 ° C.
Inicialmente, a amostra foi submetida a uma etapa de estabilizaçãopor um período de até 30 min, sob freqüência de 6,283 rad.s"1. Emseguida, foi realizado um espectro mecânico, com a amplitude dedeformação a 0,1% e variação da freqüência na faixa 0,06283 a 62,83rad.s"1. Por último, um ensaio de amplitude de deformação foi realizado nafaixa de 0,01 a 10%. O objetivo da etapa de estabilização foi apenas aacomodação do gel na geometria usada. O espectro mecânico obtido paraas amostras está mostrado na Figura 5.Initially, the sample was submitted to a stabilization step for a period of up to 30 min, under a frequency of 6.283 rad.s "1. Then, a mechanical spectrum was performed, with the amplitude of deformation at 0.1% and frequency variation in the frequency. range 0.06283 to 62.83rad.s "1. Finally, a strain amplitude test was performed at a range of 0.01 to 10%. The objective of the stabilization step was only to accommodate the gel in the geometry used. The mechanical spectrum obtained for the samples is shown in Figure 5.
Pode ser observado que G'(co) é maior do que G"(g>) em toda afaixa de freqüência estudada. Esse comportamento caracteriza a estruturade um gel forte, também formado por ligações covalentes. Pode serobservado que a amostra com argila apresentou módulos ligeiramentemaiores do que a amostra sem argila. Esse resultado pode indicar que aargila contribui para o ligeiro aumento da resistência do gel. Este aumentopode ser explicado pelos tipos de interações que ocorrem entre o polímeroe as partículas de argila, a saber:It can be observed that G '(co) is greater than G "(g>) in all studied frequency range. This behavior characterizes the structure of a strong gel, also formed by covalent bonds. It can be observed that the clay sample showed modulus. slightly larger than the sample without clay.This result may indicate that clay contributes to a slight increase in gel strength.This increase can be explained by the types of interactions that occur between the polymer and the clay particles, namely:
■ interação por meio de ligações de hidrogênio entre os gruposhidroxila da superfície do mineral e os grupos carboxílicos dopolímero■ interaction by hydrogen bonds between the mineral surface hydroxyl groups and the dopolymer carboxylic groups
■ estabilização do gel por meio de forças eletrostáticas. Essasinterações provavelmente aumentam a reticulação do gel o queproporciona o aumento nas suas propriedades mecânicas.■ gel stabilization by electrostatic forces. These interactions probably increase the crosslinking of the gel which provides the increase in its mechanical properties.
Por outro lado, as diferenças são muito pequenas e podem estarrelacionadas ao erro intrínseco ao experimento, ou a pequenas diferençasnas massas usadas [Gümgor, N.; Karaoglan, S. (2001), Materials Letters48, 168-175],On the other hand, the differences are very small and may be related to the intrinsic error of the experiment, or to small differences in the masses used [Gümgor, N .; Karaoglan, S. (2001), Materials Letters48, 168-175],
De qualquer modo, a incorporação de pequenas quantidades deargila ao hidrogel melhorou a resistência mecânica e aumentousignificativamente a capacidade de absorção de fluidos.However, incorporating small amounts of glycyl into the hydrogel improved mechanical strength and significantly increased fluid absorption capacity.
Os géis superabsorventes obtidos, além de baixa toxicidade,apresentaram capacidade de absorver grandes quantidades de água, aelevadas taxas de absorção. Essas características os tornamparticularmente adequados para a aplicação na manufatura de artigoshigiênicos de uso pessoal como, por exemplo, absorventes femininos efraldas descartáveis. Esses artigos têm a principal finalidade de absorver ereter água e fluidos biológicos como a urina, secreções e sangue, mesmoquando submetidos à pressão.The superabsorbent gels obtained, besides low toxicity, were able to absorb large amounts of water, with high absorption rates. These characteristics make them particularly suitable for use in the manufacture of hygienic articles for personal use, such as female pads and disposable diapers. These articles have the main purpose of absorbing water and biological fluids such as urine, secretions and blood, even when subjected to pressure.
Adicionalmente a essa aplicação, géis superabsorventes tambémtêm despertado grande interesse para uso na desidratação de óleos ecombustíveis.In addition to this application, superabsorbent gels have also been of great interest for use in the dehydration of fuel oils.
Na agricultura, inicialmente esses materiais também foramempregados como agentes para a retenção de água. Atualmente, têm sidoutilizados como aditivos para a liberação controlada (ou prolongada) deagrotóxicos e fertilizantes.In agriculture, initially these materials were also employed as water retention agents. Currently, they have been used as additives for the controlled (or prolonged) release of pesticides and fertilizers.
Exemplo 8: Biodegrabilidade dos nanocompósitos poliméricossuperabsorventes e de amostra comercial.Example 8: Biodegrability of superabsorbent and commercial sample polymeric nanocomposites.
A biodegradabilidade dos hidrogéis foi avaliada. Hidrogéis comteores diferentes de ácido acrílico foram submetidos a testes debiodegradação em terra, de acordo com a norma ASTM D 5988-96.The biodegradability of hydrogels was evaluated. Comte hydrogels other than acrylic acid have been subjected to ground degradation tests in accordance with ASTM D 5988-96.
A Figura 6 apresenta o porcentual de matéria orgânica convertidoem CO2 em função do tempo, ao longo de 180 dias de incubação em terrapara amostras de celulose (Figura 6 - a), dos hidrogéis obtidos a partir deamido, com adição de 12,68 mL (0,92 mol L"1) de ácido acrílico (Figura 6 -b); com adição de 15,22 mL (1,11 mol L"1) de ácido acrílico (Figura 6 - c); epara o hidrogel comercial (Figura 6 - d).Figure 6 shows the percentage of organic matter converted to CO2 as a function of time over 180 days of incubation on land for cellulose samples (Figure 6 - a) of hydrogels obtained from deamid, with the addition of 12.68 mL ( 0.92 mol L "1) of acrylic acid (Figure 6-b), with addition of 15.22 ml (1.11 mol L" 1) of acrylic acid (Figure 6 - c); efor the commercial hydrogel (Figure 6 - d).
Os experimentos foram realizados de acordo com o Exemplo 3.A primeira amostra (b), com capacidade de absorção de água de182 ± 2 g/g, foi obtida a partir de amido na concentração de 2% (p/p), coma adição de 12,68 mL (0,92 mol L"1) de ácido acrílico.The experiments were performed according to Example 3.The first sample (b), with water absorption capacity of 182 ± 2 g / g, was obtained from 2% (w / w) starch, with addition 12.68 mL (0.92 mol L "1) of acrylic acid.
A segunda amostra de hidrogel (c), com capacidade de absorçãode água de 475 ± 8 g/g, foi obtida a partir de amido na concentração de2% (p/p), com a adição de 15,22 mL (1,11 mol L"1) de ácido acrílico.The second hydrogel sample (c), with a water absorption capacity of 475 ± 8 g / g, was obtained from 2% (w / w) starch with the addition of 15.22 mL (1.11 mol L "1) of acrylic acid.
Os resultados mostraram que, para os hidrogéis baseados emamido, uma maior evolução de CO2 ocorre nos primeiros 20 dias deincubação. Para a amostra comercial, a evolução de CO2 mostrou-sepraticamente linear durante todo o período de incubação. O aumento daconcentração de ácido acrílico na mistura reacional levou à obtenção dehidrogel com maior resistência à biodegradação.The results showed that for emam based hydrogels, a higher evolution of CO2 occurs in the first 20 days of incubation. For the commercial sample, CO2 evolution was practically linear throughout the incubation period. Increasing the concentration of acrylic acid in the reaction mixture led to hydrogel with greater resistance to biodegradation.
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