Aplicação de uma rota de purificação e recuperação de resíduos oriundos da síntese de um polifenilfosfonato

Abstract

Polímeros são materiais com aplicação em diversas áreas, cada vez mais encontrados em nosso dia a dia. Entretanto, são altamente combustíveis. Uma das formas de se diminuir o grau de periculosidade associada à combustão de um polímero é utilizar aditivos retardantes de chama. Um polifenilfosfonato contendo 4,4 -dihidroxibenzofenona, foi sintetizado para aplicação como retardante de chama. Os resultados confirmaram a formação de um polifenilfosfonato. Por outro lado, sinais ou bandas não identificados e não característicos do polifenilfosfonato foram encontrados nos espectros de RMN e FTIR, respectivamente. A presença de tais impurezas pode ser problemática no que se refere à aplicação, se fazendo necessária à sua purificação. Geralmente os polímeros apresentam solventes residuais, monômeros não reagidos e outras impurezas derivados da sua síntese. Dessa forma, a purificação favorece a aplicação do produto, além de oportunizar o reaproveitamento, reuso ou reciclagem dos subprodutos com algum valor agregado. Neste trabalho foi aplicado três rotas de purificação para o polifenilfosfonato contendo 4,4 dihidroxibenzofenona. Para purificação, as rotas analíticas aplicadas foram divididas em duas etapas. Na primeira etapa, o polímero foi submetido a uma extração em água. Na segunda etapa, o polímero resultante do processo de lavagem foi submetido a um refluxo em hexano. Foram aplicadas três rotas de purificação, variando entre si a etapa de extração em água. Na primeira amostra, o polímero foi lavado com água destilada em um sistema de filtração simples. Na segunda amostra, o polímero foi submetido a um refluxo em água destilada. Para terceira amostra, foi submetido a um sistema de aquecimento com agitação. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que é possível submeter um polifenilfosfonato a uma rota de purificação, sem prejuízo ao polímero. Os ensaios realizados comprovaram a remoção de impurezas presentes na amostra polimérica através da aplicação das rotas de purificação. Entretanto, observando os parâmetros de condutividade, sódio, sólidos totais e o resultado de FTIR, o polímero submetido ao refluxo em água na etapa de extração aquosa, apresenta melhores resultados. Além disso, em todas as rotas, na etapa de extração em hexano, foi obtido um subproduto. O subproduto decorrente da rota de purificação, em que, o polímero foi submetido à filtração simples apresentou resultado semelhante ao do subproduto obtido na rota de purificação, no qual o polímero foi submetido ao refluxo em água. Para ambos, o ensaio de FTIR apresentou bandas características dos grupamentos presentes no monômero 4,4 dihidroxibenzofena. A separação e recuperação dos solventes orgânicos utilizados na síntese foram realizadas por destilação fracionada e posteriormente caracterizada por cromatografia gasosa (GC). Os resultados mostraram que a destilação fracionada foi eficiente na remoção do hexano, porém, não é interessante na remoção do diclorometano, uma vez que, o diclorometano apresentou hexano na sua composição. Considerando todos os dados obtidos, a rota de purificação, onde, inicialmente o polímero foi submetido a um refluxo em água e posteriormente a um refluxo em hexano, apresentou melhores resultados e maior eficácia na remoção de impurezas de um polifenilfosfonato.

Abstract : Polymers are materials with application in several areas, increasingly found in our everyday life. Nevertheless, they are highly combustible. One of the ways to reduce the degree of hazard level associated with the combustion of a polymer is to use flame retardant additives. A polyphenylphosphonate containing 4,4'-dihydroxybenzophenone was synthesized. The results confirmed the formation of a polyphenylphosphonate. On the other hand, signals or bands that are not identified and not characteristic of polyphenylphosphonate were found in NMR and FTIR spectra, respectively. The presence of such impurities may be problematic in relation to the application, making it necessary for its purification. Generally the polymers present residual solvents, unreacted monomers and other impurities derived from their synthesis. Thus, the purification favors the application of the product, besides providing the reuse or recycling of sub-products with some aggregate value. In this work, three purification routes for polyphenylphosphonate containing 4,4 -dihydroxybenzophenone were applied. For purification, the analytical routes applied were divided in two steps. In the first step, the polymer was submitted to extraction in water. In the second step, the polymer resulting from the washing process was submitted to reflux in hexane. Three purification routes were applied, varying among them the step of extraction in water. In the first sample, the polymer was washed with distilled water in a simple filtration system. In the second sample, the polymer was submitted to a reflux in distilled water. For the third sample, it was submitted to a heating system with agitation. The results obtained in this work show that it is possible to submit polyphenylphosphonate to a purification route, without damaging the polymer. The tests carried out proved the removal of impurities present in the polymeric sample through the application of the purification routes. However, observing the parameters of conductivity, sodium, total solids and the result of FTIR, the polymer submitted to the reflux in water in the step of aqueous extraction, presents better results. Besides that, in all the routes, in the step of extraction in hexane, a sub-product was obtained. The sub-product resulting from purification route, in which the polymer was submitted to simple filtration, presented similar result to the one of the sub-product obtained in the purification route, in which the polymer was submitted to the reflux in water. For both, FTIR test presented characteristic bands of the cluster that were present in 4,4 dihydroxybenzophenone monomer. The separation and recovery of organic solvents used in the synthesis were performed by fractional distillation and subsequently characterized by gas chromatography (GC). The results showed that fractional distillation was efficient in the hexane removal; however, it is not interesting in dichloromethane removal since dichloromethane presented hexane in its composition. Considering all the data obtained, the purification route, where, initially the polymer was submitted to a reflux in water and subsequently to a reflux in hexane, presented better results and greater efficiency in the removal of impurities of a polyphenylphosphonate.