Fig. 1:Oxigenação de superfície de grupos metila de cadeia lateral em polipropileno sob fotoirradiação com dióxido de cloro. Crédito:Universidade de Osaka
O polipropileno (PP) está em toda parte, sendo um dos plásticos mais usados na vida humana. Um material versátil, sua superfície naturalmente inerte pode ser modificada para aplicações específicas. Pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveram agora um processo conveniente movido a luz para oxidar PP sem resíduos prejudiciais.
Conforme relatado em ChemComm , o processo usa radicais para fazer o plástico reagir. A superfície de PP cerdas com grupos metil (–CH3), que constituem as cadeias laterais do polímero. As fortes ligações C – H nos grupos metil tornam o PP um material não reativo, que para muitos propósitos é exatamente o que é necessário. Contudo, essas ligações podem ser clivadas pelo radical de dióxido de cloro altamente reativo, ClO2 •.
"Em aplicações como impressão e materiais médicos, os plásticos devem ser modificados na superfície, "explica o co-autor do estudo, Tsuyoshi Inoue." A oxidação das ligações C – H é um caso clássico de química orgânica. Com polímeros, Contudo, o risco é que qualquer coisa forte o suficiente para fazer isso também pode quebrar as ligações C – C da cadeia principal, rasgando o polímero. Felizmente, o radical ClO2 • é seletivo para reagir à cadeia lateral. "
O radical altamente reativo é facilmente produzido pela mistura de clorito de sódio e ácido clorídrico. Em seguida, ele só precisa ser ativado fotoquimicamente - para isso, a equipe de Osaka escolheu uma lâmpada LED como fonte de luz. O ClO2 • ativado agora se divide em Cl •, que arranca um átomo de H da cadeia lateral do PP; e O2, que marcha depois para oxidar o grupo –CH2 • exposto.
Fig. 2:Filmes PP após tratamentos de tinta solúvel em água sem / com fotooxigenação de ClO2. Crédito:Universidade de Osaka
Fig. 3:Coloração localizada após tratamento com rodamina como uma tinta vermelha após fotooxigenação seletiva do local. Emissão pontual sob irradiação de luz negra. Crédito:Universidade de Osaka
Como resultado, enquanto o polímero em massa permanece intacto, a superfície agora carrega uma infinidade de grupos de ácido carboxílico (–CO2H), com efeitos importantes na reatividade química. Por exemplo, o plástico incolor agora pode ser manchado com corantes catiônicos, como rodamina B ou verde brilhante, que reagem com os íons carboxilato aniônicos. A superfície originalmente repelente de água também se torna mais hidrofílica.
"A reação, na verdade, provou ser duplamente seletiva para nossos propósitos, "diz o autor principal Kei Ohkubo." Não apenas separou as ligações C – H em vez das ligações C – C, ele oxidou especificamente aqueles na cadeia lateral, embora sejam mais fortes do que os da rede principal. Isso ocorre porque a etapa de oxidação, envolvendo O2, é mais favorável quando o alvo para a oxidação é CH2 •. "
Os métodos anteriores para oxidar polímeros olefínicos, como PP e polietileno, eram mal controlados ou altamente poluentes. O novo processo é, portanto, a primeira solução limpa e conveniente para este problema, e pode vir a ser uma ferramenta industrial valiosa na personalização de plásticos sintéticos.
O artigo, "Oxigenação fotoquímica C – H de grupos metil de cadeia lateral em polipropileno com dióxido de cloro, "foi publicado em ChemComm .
