Estudo experimental e modelação matemática do processo de produção de hidrogéis de poli(ácido acrílico)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Os géis poliméricos que apresentam grande afinidade para água, também conhecidos como hidrogéis, têm recebido muita atenção nos últimos anos, pois a suas propriedades únicas possibilitam que estes sejam utilizados em várias áreas de aplicação. Particularmente, os hidrogéis de Poli(ácido acrílico) estão em evidência devido à sua estrutura porosa, que permite a incorporação de medicamentos na sua matriz, possibilitando a libertação controlada destes por difusão. Tendo em conta esta característica especial, o presente trabalho teve como objectivo, o estudo experimental do processo de síntese dos hidrogéis de Poli(ácido acrílico), assim como a sua representação matemática através do desenvolvimento de um modelo cinético. Para tal, foram realizados ensaios de homopolimerização do ácido acrílico e copolimerização do ácido acrílico com trimetilolpropano triacrilato em solução aquosa, utilizando o persulfato de sódio como iniciador. Conversão, fracção de gel e quantificação de duplas ligações pendentes foram determinadas utilizando as técnicas de gravimetria, extracção com água e titulação, respectivamente. Paralelamente, com o modelo matemático desenvolvido, procurou-se atingir uma melhor compreensão deste processo de polimerização, detalhando-o relativamente ao referido na literatura através da inclusão de reacções de ciclização. Para o seu desenvolvimento, recorreu-se a vários métodos, como os de balanço molar, momentos, fracionamento numérico e método dos caminhos, que possibilitaram a resolução dos problemas matemáticos envolvidos na simulação deste processo. Estudos da libertação de insulina com os hidrogéis de ácido acrílico, também foram realizados, com o auxílio do método de Lowry. O principal resultado deste trabalho, tendo em conta que o estudo laboratorial realizado foi constituído por ensaios preliminares, é que o modelo matemático desenvolvido é capaz de apresentar as principais características do sistema de copolimerização do ácido acrílico, sendo este modelo sensível à constante cinética de ciclização, como esperado.