Estudo da formação de micelas de copolı́meros tribloco por espalhamento de luz e dinâmica browniana

Abstract

Copolı́meros do tipo tribloco fazem parte de uma categoria de material de grande aplicação tecnológica na atualidade dada a sua capacidade de formar estruturas autoorganizadas em determinadas soluções. A adição de cossolventes à essas soluções pode alterar as propriedades dessas estruturas, como tamanho, forma e regiões de estabilidade. Neste trabalho estudamos a formação de micelas reversas de L64 + solventes apolares (p-xileno e m-xileno) e cossolventes polares (água e misturas de água e metanol). Verificamos a formação de micelas de 15-20 nm de raio hidrodinâmico. Foi observado que ambos os isômeros p-xileno e m-xileno fornecem os mesmos resultados. A análise dos cossolventes polares mostrou que as faixas de solubilidade de água diminuem com o aumento da porcentagem de metanol. O comportamento das micelas também foi estudado ante a variação de temperatura. Observou-se que a faixa de estabilidade das micelas diminui com o aumento de temperatura. Paralelamente estudamos a formação de micelas via simulação por computador usando dinâmica Browniana. As cadeias foram simuladas utilizando o modelo de Rouse com um potencial de interação do tipo Lennard-Jones com energia de interação especı́fico para três regiões das cadeias. A formação de estruturas do tipo micelas foi observada e as estruturas mostraram-se sensı́veis à magnitude da interação, o parâmetro do potencial, havendo a formação de micelas em /kB T ≈ 2, 4. As estruturas foram caracterizadas por medidas dos tamanhos das micelas, número de agregação e também por propriedades dinâmicas (via coeficiente de auto-difusão). A análise dinâmica revelou-se uma ferramenta complementar no estudo destes sistemas fornecendo informações extras impossı́veis de serem extraı́das somente por técnicas estáticas.Tri-block copolymers are among the type of materials that have great technological application due their capability to form self-organized structures in certain solutions. Adding co-solvents to these solutions can change the properties of such structures, as their size, shape and stability regions. In this work we studied the formation of reverse micelles of L64 + non polar solvents (p-xylene and m-xylene) and polar cosolvents (pure water and water and methanol mixtures). We verified the formation of micelles with 15-20 nm of hydrodynamic radius. It was found that both isomers pxylene and m-xylene give identical results. The analysis of the co-solvents shown that the region of stability of water content decreases with the percentual of methanol. The micelles behavior was also studied changing the temperature. It was found that the micelles formation is less favorable in high temperatures. We also studied the formation of micelles by computer simulations using Brownian Dynamics. The chains were simulated using the Rouse model with Lennard-Jones potential with specific interaction energies for the three regions of the chains. The micellar formation was observed and the structures depended on the interaction strength, the parameter of the potential for values bigger than /kB T ≈ 2.4. The structures were characterised by measures of sizes of the micelles, aggregation number and also by dynamic properties (self-diffusion coefficient). The dynamic analysis reveal itself a complementar tool in the study of these systems giving further informations not available by static techniques.