Para um polímero composto de unidades de repetição muito simples, a polietilenoimina (PEI) tem um número impressionante de aplicações práticas, incluindo detergentes, adesivos, cosméticos, agentes industriais, CO₂ captura, e até mesmo culturas celulares. Em geral, o PEI é sintetizado pela polimerização por abertura de anel da etilenoimina, também conhecida como aziridina. Quando produzido desta forma, o resultado é um polímero líquido com uma estrutura ramificada.
Apesar de seu enorme potencial, o PEI é impedido pelo fato de a etilenoimina ser uma substância altamente tóxica. Como esse precursor não está disponível comercialmente, é bastante difícil realizar experimentos visando controlar a morfologia ou o estado do PEI. Como consequência, podemos estar perdendo muitos novos aplicativos para PEI.

Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisa do Shibaura Institute of Technology (SIT), no Japão, concentrou-se no desenvolvimento de novos polímeros de rede baseados em PEI. Liderada pelo professor Naofumi Naga da Escola de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências da SIT, essa equipe descobriu recentemente uma maneira simples, porém revolucionária, de produzir esses polímeros a partir de um composto de triaziridina; sua sugestão - basta adicionar um pouco de água. Este estudo, disponibilizado online em 12 de abril de 2022 e posteriormente publicado no volume 11, número 5 de ACS Macro Letters em 17 de maio de 2022, foi feito em colaboração com o professor Tamaki Nakano do Instituto de Catálise e Escola de Pós-Graduação em Ciências Químicas e Engenharia da Universidade de Hokkaido, Japão, por meio do Programa Joint Usage/Research Center (MEXT).

Embora os pesquisadores tenham testado dois compostos de triaziridina, apenas um deles pode produzir consistentemente uma rede de polímero poroso após reagir com a água. Seu nome químico completo é 2,2-bishidroximetilbutanol-tris[3-(1-aziridinil)propionato] e pode ser abreviado como "3AZ". A equipe descobriu que dissolver 3AZ em água destilada em temperaturas na modesta faixa de 20 a 50 ° C era suficiente para abrir os grupos de aziridina e fazer com que os monômeros 3AZ se ligassem. O resultado, sob a maioria das temperaturas e concentrações iniciais de 3AZ, foi uma fase de polímero poroso.

A equipe analisou a morfologia dos polímeros porosos por meio de microscopia eletrônica de varredura. Embora a temperatura de síntese não tenha desempenhado nenhum papel a esse respeito, diferentes concentrações de 3AZ resultaram em diferentes tamanhos de partículas, variando de 1 a 5 μm. Pelo contrário, a temperatura de síntese afetou algumas das propriedades mecânicas dos polímeros porosos, como o módulo de Young (elasticidade). Notavelmente, todos os polímeros porosos puderam resistir a testes de compressão de 50 N.

Poder adequar as características morfológicas e mecânicas dos polímeros porosos à base de PEI é uma grande vantagem, ainda mais quando basta ajustar uma simples reação com a água. "A água é um solvente ideal para a química devido à sua ecologia, disponibilidade e sustentabilidade", observa o professor Naga, "Nosso artigo relata um dos métodos mais fáceis de obter um polímero de rede baseado em PEI conhecido até hoje." Além das propriedades versáteis, a equipe descobriu que seus polímeros porosos podem absorver vários solventes, independentemente de suas características, incluindo hexano, acetona, etanol, diclorometano e clorofórmio.

No geral, espera-se que este estudo traga novos polímeros baseados em PEI para o centro das atenções. Com os olhos postos no futuro, o professor Naga e seus colegas esperam encontrar novos usos para esses compostos. “O processamento e a modificação química dos polímeros porosos 3AZ provavelmente expandirão seus campos de aplicação, e as investigações sobre esses aspectos já estão em andamento”, conclui. + Explorar mais

Método aprimorado para fazer polímeros ramificados