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O objetivo dessa linha de pesquisa é
de explicar teoricamente alguns aspectos do comportamento termodinâmico
de macromoléculas que foram observados experimentalmente.
Consideramos tanto sistemas constituídos por moléculas
apolares em solventes orgânicos como moléculas polares
em solventes aquosos. As propriedades dessas duas classes de sistemas
são muito diferentes: o primeiro é governado por fatores
entrópicos e interações de curto alcance, enquanto
que no segundo, interações de longo alcance também
devem ser consideradas. Usamos técnicas da Termodinâmica
e da Mecânica Estatística: equações de
estado, aproximações de campo médio e descrições
na forma teoria de escala. Atualmente temos desenvolvido paralelamente
o estudo de ambas as classes de sistemas: um que trata das moléculas
apolares, solubilização de homopolímeros e
micelização de bloco polímeros; o outro que
trata das soluções polares, reologia de polieletrólitos.
Solubilização de homopolímeros: esse estudo
foi motivado por observações da solubilização
do homopolímero poliisobutileno em quetonas na presença
de micelas do blocopolímero poliestireno-b-poli(etileno/propileno).
Espera-se que o poliisobutileno seja insolúvel nas quetonas;
entretanto ele deixa de se sedimentar na presença de blocopolímeros
específicos, pois vem se alojar no núcleo das micelas
formadas por eles; isso ocorre somente dentro de certos regimes
de concentração e de comprimento do homopolímero.
Uma diferença entre potenciais químicos entre interior
e exterior das micelas é capaz de explicar essa migração;
esse problema vem sendo estudado através de técnicas
de teoria de escala.
Micelização de blocopolímeros: aqui estudamos
as condições necessárias para a formação
de micelas do blocopolímero (poliestireno-b-polietileno/propeno)
em solução de tolueno, na presença do homopolímero
poliestireno. Em geral o solvente é bom para ambos os blocos
do copolímero, sendo que os blocos são altamente incompatíveis
entre si; normalmente esperaríamos uma separação
de fase mesosocópica. Entretanto a adição do
homopolímero pode induzir a formação de micelas.
Novamente procuramos descrever esse sistema a partir de técnicas
de escala, obtendo expressões que podem ser resolvidas analiticamente
em certos limites assintóticos, mas que em geral devem ser
resolvidas numericamente.
Reologia de polieletrólitos: nesse trabalho estudamos o comportamento
anômalo da viscosidade de um polímero que constitui
o protótipo de uma classe de moléculas que estão
presentes em tintas e vernizes. Essa molécula "teste"
é constituída por uma série alternada de ácido
maleico e estireno, de comprimentos comparáveis; podendo
ser parcialmente hidrolisada; quando carregada, comporta-se como
um polieletrólito (uma macromolécula polar). Experiências
recentes em soluções diluídas dessas moléculas
em meios aquosos, mostraram que para qualquer grau de hidrólise
(caráter polar), a viscosidade das soluções
pode ser descrita por uma lei semelhante à que descreve a
viscosidade de um sistema coloidal neutro em solução
diluída. Para explicar esse comportamento, levamos em conta
efeitos eletrostáticos: a alteração do fluxo
devido ao rearranjo da carga iônica (efeito viscoelástico).
Sugerimos um modelo que foi tratado analiticamente; obtivemos expressões
que foram estudadas numericamente. Nossas previsões têm
sido capazes de descrever muito satisfatoriamente os resultados
experimentais.
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