Preparação e caracterização de hidrogéis superabsorventes a partir de quitosana e poliacrilonitrila

Abstract

Polímeros hidrogéis são aqueles capazes de reter entre 20 e 100% de água em relação ao seu peso total. Quando o conteúdo de água ultrapassa 100% estes hidrogéis são denominados como hidrogéis superabsorventes (HS). Os polímeros superabsorventes têm sido amplamente aplicados em produtos de cuidado pessoal, materiais para a agricultura, matrizes para liberação controlada de fármacos entre outros. Na agricultura, o potencial de aplicação está relacionado ao melhoramento das condições ecológicas em áreas desertificadas ou em vias de desertificação, podendo o superabsorvente ser o suporte da vida nestas áreas; atenuação do impacto da seca; incremento da retenção da água à superfície em solos aráveis, proporcionando melhores condições de germinação às culturas. Esta ação pode revelar-se indispensável ao processo produtivo em situações onde a escassez de água é o fator limitante. Neste contexto, polímeros como quitosana (QTS) pura ou associada a outros polímeros apresentam forte potencial para as aplicações acima citadas. Foram preparados neste trabalho, HS à base do biopolímero QTS com o polímero poliacrilonitrila (PAN) através de hidrólise alcalina. A reação do ânion alcóxido da QTS com os grupos nitrila da PAN, formam redes tridimensionais com habilidade de intumescer em soluções aquosas. Os principais grupos funcionais da QTS, PAN e do hidrogel formado, foram inicialmente caracterizados por espectroscopia no infravermelho (FTIR). Na análise termogravimétrica (TG) veritificou-se um aumento da estabilidade térmica proporcional ao aumento da concentração de PAN no hidrogel. Por meio dos temogramas da análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi possível observar uma única temperatura de transição vítrea para os HS que sugere a formação de apenas uma fase. Na microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível observar a morfologia dos HS, constatando a formação das redes tridimensionais. O grau de intumescimento (%GI) dos HS alcançou o seu máximo em aproximadamente 10 min, atingindo um intumescimento de mais de 1000%. O aumento da concentração de PAN promoveu um elevado grau de intumescimento para as diferentes composições dos HS.