Avaliação do Impacto de Catalisadores de Líquidos Iônicos na Massa Molar da Poli(ε-caprolactona) via Planejamento de Experimentos
Poli(ε-caprolactona), abertura de anel, líquidos iônicos, catalisadores metálicos, polimerização catiônica, planejamento fatorial, massa molar, dispersão.
Este trabalho investigou a obtenção de poli(ε-caprolactona) (PCL) através da polimerização catiônica por abertura de anel de ε-caprolactona em massa utilizando catalisadores baseados em líquidos iônicos imidazólicos contendo metais como ferro (BMI·Fe₂Cl₇) e índio (BMI·In₂Cl₇). Os catalisadores foram sintetizados pela reação do cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio (BMI·Cl) com os respectivos cloretos metálicos, formando complexos catalíticos com caráter ácido de Lewis. As reações de polimerização foram conduzidas sob atmosfera inerte de nitrogênio, empregando planejamento experimental fatorial completo 3² para avaliar os efeitos da temperatura (70, 90 e 110 °C) e da proporção molar monômero:catalisador (1:500, 1:1000 e 1:1500) sobre as propriedades dos polímeros obtidos. A caracterização foi realizada por cromatografia de permeação em gel (GPC), espectroscopia no infravermelho (IV), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (¹H RMN) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados experimentais mostraram que ambos os catalisadores promoveram a polimerização eficiente da ε-caprolactona. No entanto, o catalisador de índio (BMI·In₂Cl₇) demonstrou maior controle reacional, formando PCL com dispersão de massa molar baixa (1,042–1,243), cujo perfil pode ser bem descrito por uma superfície de resposta com ponto crítico de mínimo, indicando estabilidade reacional e condições ótimas alcançáveis. Por outro lado, o catalisador de ferro (BMI·Fe₂Cl₇), comparativamente, conduziu à formação de PCL com distribuição de massa molar larga, associadas às dispersões de massa molar elevadas (atingindo valores de até 1,58) e um modelo de superfície de resposta caracterizado por ponto de sela, revelando menor controle e maior sensibilidade às condições operacionais. A análise estatística revelou o impacto significativo das variáveis temperatura (T) e quantidade de monômero em relação ao catalisador (P), permitindo a modelagem dos parâmetros de processo e a comparação do desempenho catalítico de BMI·Fe₂Cl₇ e BMI.In₂Cl₇. Esses achados evidenciam o potencial dos líquidos iônicos metálicos como catalisadores eficientes e ambientalmente mais seguros para a síntese da PCL, destacando especialmente o sistema à base de índio como rota promissora para obtenção de PCL com distribuições de massa molar bastante estreitas.