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Title in Portuguese: Síntese e Aplicação de Acrilatos de Glicerila como Agentes de Reticulação para Hidrogéis Superabsorventes de Base Acrílica
Title: Synthesis and Application of Glyceryl Acrylates as Crosslinking Agents for Acrylic-Based Superabsorbent Hydrogels
Author: Nascimento, Bruno Alves do
Advisor(s): Feitosa, Judith Pessoa de Andrade
Keywords: Acrilatos de glicerila
N,N-metileno-bisacrilamida
Poli(acrilamida-co-acrilato de potássio)
Hidrogéis superabsorventes
Issue Date: 2021
Citation: NASCIMENTO, Bruno Alves do. Síntese e Aplicação de Acrilatos de Glicerila como Agentes de Reticulação para Hidrogéis Superabsorventes de Base Acrílica. 2021. 87 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Portuguese: Cerca de 70% da água doce consumida na Terra é destinada à agricultura, mas, grande parte é desperdiçada. Para minimizar esse problema, a utilização de polímeros superabsorventes é essencial, pois proporciona um melhor gerenciamento hídrico. O presente trabalho visa a síntese de acrilatos de glicerila (AG), que são ésteres provenientes da reação da glicerina e ácido acrílico e sua utilização como agentes de reticulação na produção de hidrogéis superabsorventes. Além da formação de novos agentes de reticulação, o estudo apresenta uma nova utilização à glicerina que permanece ainda como excedente na produção do biodiesel. A síntese de acrilatos de glicerila (AG) foi realizada variando a temperatura, o tempo e mantendo constante a proporção em mols dos reagentes e catalisador, a fim de se obter uma condição reacional ótima. O ácido acrílico (AAc), a glicerina (G) e os acrilatos de glicerila (AG) foram caracterizados por FTIR, RMN de 1H e 13C. Foi constatada a formação de várias possibilidades de acrilatos de glicerila. Quatro hidrogéis superabsorventes de poli(acrilamida-co-acrilato de potássio) foram sintetizados variando a percentagem em mols dos agentes de reticulação acrilatos de glicerila (AG), correspondendo 1,0, 1,5, 2,0 e 3,0%, respectivamente. Para fins de comparação, outro hidrogel de poli(acrilamida-co-acrilato de potássio) foi sintetizado, mas, com outro agente de reticulação o N,N-metileno-bisacrilamida (MBA), que é o mais utilizado na síntese de hidrogéis superabsorventes. Os hidrogéis foram caracterizados por FTIR, MEV, intumescimento em água destilada, em solução salina, ciclos de intumescimento/secagem e teste de citotoxicidade in vitro em células não-tumorais de fibroblastos murino (L929). Os géis sintetizados utilizando acrilatos de glicerila (AG) como agentes de reticulação mostraram ótima viabilidade celular, significativa capacidade para reutilização, absorção de água, com potencialidade para aplicação na agricultura. A aplicação de acrilatos de glicerila (AG) como agentes de reticulação é promissora, pois mesmo não estando no seu estado purificado, proporciona não só a reticulação de hidrogéis, mais também menor toxicidade e agrega valor à glicerina.
Abstract: About 70% of the fresh water consumed on Earth is destined for agriculture, but much of it is wasted. To minimize this problem, the use of superabsorbent polymers is essential, as it provides better water management. The present work aims at the synthesis of glyceryl acrylates (GA), which are esters from the reaction of glycerin and acrylic acid, and their use as crosslinking agents in the production of superabsorbent hydrogels. In addition to the formation of new crosslinking agents, the study presents a new use for glycerin that still remains as a surplus in the production of biodiesel. The synthesis of glyceryl acrylates (GA) was carried out by varying the temperature and time and keeping the proportion in moles of reactants and catalyst constant, in order to obtain an optimal reaction condition. Acrylic acid (AAc), glycerin (G) and glyceryl acrylates (GA) were characterized by FTIR, 1H and 13C NMR. The formation of several possibilities of glyceryl acrylates was found. Four superabsorbent hydrogels of poly(acrylamide-co-potassium acrylate) were synthesized by varying the percentage in moles of the crosslinking agents glyceryl acrylates (GA), corresponding to 1.0, 1.5, 2.0 and 3.0%, respectively. For comparison purposes, another poly(acrylamide-co-potassium acrylate) hydrogel was synthesized, but with another crosslinking agent, N,N-methylene bisacrylamide (MBA), which is the most used in the synthesis of superabsorbent hydrogels. The hydrogels were characterized by FTIR, SEM, swelling in distilled water, in saline solution, swelling/drying cycles and in vitro cytotoxicity test in non-tumor cells of murine fibroblasts (L929). The gels synthesized using glyceryl acrylates (GA) as crosslinking agents showed excellent cell viability, significant capacity for reuse, water absorption, with potential for application in agriculture. The application of glyceryl acrylates (GA) as crosslinking agents is promising, because even not being in its purified state, it provides not only the crosslinking of hydrogels, but also less toxicity and adds value to glycerin.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/68923
metadata.dc.type: Tese
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