Foto e termocromismo do spiropyran em poliuretano

Abstract

Os espiropiranos constituem uma família de cromóforos conhecida por suas propriedades foto-, termo- e mais recentemente mecanocrômicas. A ação da luz ultravioleta ou calor induz uma reação de abertura do heteroanel da estrutura do espiropirano (SP), rompendo uma ligação específica carbono-oxigênio central na molécula, que dá origem à forma aberta intensamente colorida merocianina (MC), o que torna sua reatividade facilmente detectável. A reação reversível é induzida termicamente ou por luz visível e pode ser repetida diversas vezes até a fadiga e, em último caso, a degradação do composto. Por estas propriedades, o SP apresenta-se como um promissor cromóforo aplicado em sensores de fadiga ou degradação de componentes poliméricos. Neste trabalho, a molécula de SP foi sintetizada a partir do 2,3-dihidroxibenzaldeído e do cloridrato da 4-metoxifenil-hidrazina que em etapas específicas, foi bifuncionalizada com duas hidroxilas, ortogonalmente posicionadas nos carbonos 5? e 8, para permitir a sua incorporação como parte da cadeia do polímero poliuretano. A forma hidroxilada do cromóforo permitiu sua associação por ligações covalentes à cadeia polimérica e a partir disso, a obtenção de um polímero que reage à ação de estímulos externos através da mudança de cor. O polímero estudado foi o poliuretano (PU) por sua versatilidade, polimerização controlada, e por ser constituído por isocianato e poliol, possibilitando a incorporação do SP bifuncionalizado à cadeia do polímero. Foram estudados comparativamente dois PUs obtidos a partir de isocianatos diferentes, PAPI 27 e Isonate 50 OP, em uma copolimerização por policondensação e foram realizadas as caracterizações usando a técnica de espectrofotometria de FTIR no material polimérico com o mecanóforo incorporado. Finalmente, foram feitos ensaios de termo- e fotocromismo e ensaios mecânicos para comprovar sua potencial utilização em dispositivo termo- e fotocrômicos macromoleculares para a detecção de luz e calor.<br>

Abstract : Spiropyran chromophores are a family known for its photo properties, thermal and more recently mechanochromics. The action of ultraviolet light or heat induces a hetero ring-opening reaction spiropyran structure (SP), breaking a central carbon-oxygen specific bond in the molecule, yielding the open form intensely colored, merocyanine (MC), which makes its reactivity easily detectable. The reversible reaction is induced thermally or by visible light and can be repeated several times before fatigue and, ultimately, degradation of the compound. For these properties, SP is presented as a promising chromophore applied in sensors of degradation by light or heat in polymeric components. In this thesis, SP molecule was synthesized from 2,3-dihydroxybenzaldeyde hydrochloride and 4-methoxyphenyl hydrazine and, it was bifunctionalized in specific steps with two hydroxyls groups, orthogonally positioned on the carbons 5' and 8, to allow its incorporation as part of the polyurethane (PU) polymer chain. The hydroxylated form of chromophore allows their association by covalent bonds to polymer chain and from the addition, the construction of polymeric materials that react to the action of external stimuli through color change. PU was the polymer obtained because of its versatility, controlled polymerization, and because it consists of isocyanate and polyol, allowing the incorporation of the bifunctionalized SP to the polymer chain. Two PUs were obtained from different isocyanates, PAPI 27 and Isonate 50 OP, by polycondensation copolymerization and the characterizations were performed using the FTIR spectrophotometry technique in the polymeric material with the incorporated machine. Finally, thermo- and photochromic tests and mechanical tests were carried out to prove their potential use in thermo- and macromolecular photochromic devices for the detection of light and heat.