Policondensação catalítica do D,L-ácido lático por meio do ácido 12-tungstofosfórico suportado em carbono, sílica e alumina

Abstract

O poli(ácido lático) (PLA) é um polímero importante devido suas significativas propriedades como a biocompatibilidade e a biodegradabilidade. O H3PW12O40 (H3PW) suportado no carbono ativado (C) em diferentes concentrações foi utilizado na polimerização catalítica do D,L-ácido lático para formar o PLA. Os catalisadores foram caracterizados por diferentes técnicas a fim de confirmar a integridade do ânion de Keggin. A evidência da estrutura foi claramente comprovada através de dados espectroscópicos como FT-IR e de MAS RMN de 31P, os quais exibiram características intrínsecas ao ânion. A presença de microporos e mesoporos foi confirmada por análises de adsorção de nitrogênio a baixa temperatura. A estabilidade da cadeia polimérica foi observada por curvas termogravimétricas (TG) usando a temperatura da velocidade máxima de degradação (TD) a fim de determinar ótimas condições do produto (isto é, temperatura de reação a 180 oC por 15 h; 0,1% m/m de catalisador em relação à massa do D,L-ácido lático; 20% m/m de H3PW no carbono, calcinado a 400 ºC). O melhor catalisador foi reutilizado em mais três ciclos reacionais. O polímero obtido foi caracterizado por cromatografia de permeação em gel (GPC), difração de raios X (DRX), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de FT-IR, RMN de 1H e 13C, e rotação óptica específica ([]D25). A massa molar média do polímero foi de 17400 g mol-1. Um isômero esteroespecífico, o poli(L-ácido lático) (PLLA), foi obtido com aproximadamente 70% de seletividade provavelmente por um mecanismo de polimerização catiônica. A superfície do catalisador contendo 20% H3PW/C foi examinada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise comparativa do catalisador antes e depois das três reutilizações exibiu boa dispersão das partículas esféricas do H3PW e a presença de resíduos do polímero após o uso do catalisador, o qual pode agir como uma semente cristalina para o crescimento de novas cadeias poliméricas em cada um dos novos ciclos reacionais. Além disso, testes catalíticos utilizando sílica e alumina como suportes para o H3PW12O40 foram realizados. Com o auxílio das técnicas de RMN de 1H e 13C foi possível observar a formação da estrutura polimérica do PLA, a qual foi comprovada por padrões de DRX dos mesmos materiais. Os resultados de rotação óptica específica ([]D25) sugerem que os polímeros obtidos por catálise utilizando alumina pura ou como suporte para o H3PW apresentaram maior teor de caráter L do que aqueles obtidos a partir dos catalisadores análogos com carbono e sílica nas mesmas condições.