Processo de preparação de filmes finos poliméricos de polianilina em substrato não condutor, mecanicamente estável, usando oxidante no estado sólido, emprego como dosimetro para radiação ionizante de alta e baixa dose

  • Número do pedido da patente:
  • PI 9705883-1 A2
  • Data do depósito:
  • 23/05/1997
  • Data da publicação:
  • 29/06/1999
Inventores:
  • Classificação:
  • C08F 126/00
    Homopol?meros de compostos tendo um ou mais radicais alif?ticos insaturados, tendo cada qual apenas uma liga??o dupla carbono-carbono, e sendo pelo menos um terminado por uma liga??o simples ou dupla ao nitrog?nio ou por um anel heteroc?clico contendo nitrog?nio;
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Patente de Invenção para o processo de preparação de polianilina mecanicamente estável, emprego como dosímetro para radiações ionizantes, proceso para sua caracterização e tipos de radiações detectados, consiste no desenvolvimento de um método de síntese química que possibilita a formação do polímero condutor polianilina superfície em superfícieis não condutoras tais como, vidro, plástico, acetato, outros polímeros, teflon, etc, resistentes quimicamente às condições de síntese, sem modificar as propriedades físico-químicas do polímero. Este novo composto mecanicamente estável é utilizado para a confecção de dosímetro para altas e baixas doses de radiação ionizantes.

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Documento

Relatório Descritivo da Patente de “PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE FILMES FINOS POUMÉRICOS DE POLIANILINA EM SUBSTRATOS NÃO CONDUTOR, MECANICAMENTE ESTÁVEL, USANDO OXIDANTE NO ESTADO SÓLIDO, EMPREGO COMO DOSÍMETRO PARA RADIAÇÃO 5 IONIZANTE DE ALTA E BAIXA DOSE”.

Os produtos resultantes da oxidação de soluções ácidas de anilina são genericamente denominados de polianilinas. Estes produtos poliméricos são resultados da adição sucessivas de anilina na posição para. Dependendo do grau de oxidação do polímero, podemos identificar diferentes tipos de polianilina. A forma mais 10 reduzida também, conhecida por leucoesmetaldina pode ser representada por, fig. (I). Enquanto que a forma mais oxidada (a pemigranilina) é representada por, fíg.(II). A diferença básica nesses polímeros é seu grau de oxidação, que pode ser comparado aos dois tipos de anéis carbônicos: benzênicos (associados às formas reduzidas) e quinoidais (nas formas oxidadas). Entre a leucoesmeraldina e a pemigranilina existem 15 formas intermediárias que na ordem crescente de oxidação denominam-se respectivamente protoesmeraldina, esmeraldina, e nigranilina. Todas essas formas de polianilina podem se apresentar na forma de base livre (isto é, não protonada) ou na forma de um sal polimérico (isto é, a forma protonada). A protonação ocorre nos pares de elétrons isolados dos átomos de nitrogênio, e introduz cargas positivas (uma para 20 cada próton introduzido) na cadeia polimérica, que são contrabalanceadas por íons negativos, daí a identificação com um sal. A forma protonada da leucoesmeraldina é um isolante elétrico (com uma condutividade na faixa de IO'10 Sem-1), e à medida que esta vai sendo oxidada, a condutividade aumenta várias ordens de grandeza atingindo seu valor máximo na esmeraldina (com uma condutividade na faixa de 10 Sem-1) e decrescendo na pemigranilina. Porém, deve ser ressaltado que estas mudanças somente ocorrem nas formas protonadas da polianilina. Ou seja, a esmeraldina na forma desprotonada também é um isolante elétrico. Polianilina nas formas dopada e

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desprotonada é um polímero que é bastante estável em condições normais de pressão e temperatura, porém este carece de propriedades mecânicas paia poder ser manuseado para a confecção de dispositivo, o que toma o seu uso muito restrito. Tendo em vista esta última desvantagem da polianilina, resolvemos concentrar o nosso trabalho no 5 desenvolvimento de um dispositivo que possua características mecânicas satisfatórias e que possua propriedades elétricas da polianilina.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO:

A presente invenção refere-se ao emprego do polímero polianilina, polimerizado quimicamente em superfícies mecanicamente estáveis (tais como, 10 plástico, acetato, teflon, vidro poli(metacrilato de metila), como detector de radiações ionizantes. Esta modificação nas propriedades mecânicas do polímero apenas confere uma melhor resistência mecânica ao mesmo sem alterar as suas propriedades elétricas. A provável estrutura do polímero depois da dopagem consiste, fig. (III).

Experimentalmente observou-se que radiações ionizantes interagindo com o 15 polímero provocam uma modificação no mesmo, modificação esta observável a partir da mudança de algumas ordens de grandeza na sua condutividade na presença dessas radiações.

Este efeito é reversível e depende da dose de radiação. Para altas doses pode haver degradação da cadeia polimérica. A idéia básica do dispositivo consiste na 20 monitorização da resistência elétrica do polímero em função da dose de radiação, absorvida pelo sistema. Uma vês que a resistência varia de forma direta com a radiação incidente, é possível após estabelecida uma curva de calibração detectar a dose de radiação. O dispositivo é tão eficiente que é possível utilizar um ohmimetro de alta impedância utilizado em laboratório para a monitorização da variação da 25 resistência elétrica, porém equipamentos mais sofisticado podem ser utilizado para este fim acarretando uma maior sensibilidade.

SÍNTESE, DOPAGEM, PREPARAÇÃO DOS SENSORES E RESULTADOS:

A preparação do dosímetro para a detecção de radiações ionizantes consiste no


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método da polimerização química em superfícies não condutora utilizando oxidante no estado sólido, que reivindicamos nesta patente. Este método consiste na formação de um filme fino de 200 mícrons de espessura de polianilina com propriedades mecânicas excelentes na superfície de um substrato qualquer previamente preparado 5 com eletrodos de grafite para as ligações elétricas com os instrumentos de medida. Esse processo possibilita a obtenção do polímer sem modificar as propriedades físico-químicas e ao mesmo tempo confere à polianilina as propriedades melhoradas dos substratos utilizados, tal como elasticidade. Com este método é possível preparar o dosimetro em quaisquer superfícies não condutoras, resistentes quimicamente ás 10 condições de síntese como: vidros, plásticos, teflon, resinas e materiais poliméricos, etc. A polimerização é realizada na superfície previamente tratada com o oxidante sólido onde o processo de polimerização consiste na oxidação de soluções ácidas de anilina sobre o eletrodo desejado. Após a polimerização o substrato em que o polímero foi depositado é lavado com ácido para que o resíduo dos monômeros e as 15 cadeias poliméricas de dimensões menores sejam eliminados da superfície do polímero e também para conferir a este um valor designado de condutividade. Após dopagem no substrato mais polímero a superfície é tratada com um outro polímero para diminuir o efeito de oxidação da superfície. Após a secagem o dosimetro estar pronto para uso.

20 FUNCIONAMENTO BÁSICO DO DOSÍMETRO

O funcionamento básico do dosimetro consiste na variação da resistência elétrica da superfície polimérica com a dose de radiação incidente, observou-se que esta variação para pequenas doses tem um comportamento exponencial decrescente ate a dose de 200 Gy fig. 4 enquanto que para dose maiores do que 200 Gy a variação da 25 resistência é linear fig.5. Os resultados experimentais também indicam que o nosso dosimetro é estável à temperatura ambiente e também que, o processo é reversível para uma faixa de dose até 200 Gy. A principal vantagem desse dosimetro proposto é o longo intervalo de dose que o dosimetro está capacitado a medir, ou seja desde 0 a

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mais de lOkgy. Isto se deve ao comportamento bem definido da resposta (resistência elétrica) em função da dose de radiação absorvida pelo polímero polianilina. Outra vantagem é o fato que este dispositivo dosimétrico mede a dose de radiação em tempo real ou seja no mesmo instante em que a radiação interage com o polímero.

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REIVINDICAÇÕES

1.    “Processo de preparação de filmes finos poliméricos de polianilina em substratos não condutor, mecanicamente estável, usando oxidante no estado solido, emprego

5 como dosímetro para radiação ionizante de alta e baixa dose”. Caracterizado por polimerização pelo método químico em superfície não condutora usando oxidante sólido.

2.    “Processo de preparação de filmes finos poliméricos de polianilina em substratos não condutor, mecanicamente estável, usando oxidante no estado sólido, emprego

10 como dosímetro para radiação ionizante de alta e baixa dose”, processo de preparação do polímero polianilina mecanicamente estável, de acordo com a reivindicação 1, por sistema composto de uma superfície condutora do polímero polianilina quimicamente sintetizado em superfície não condutora.

3.    “Processo de preparação de fílmes finos poliméricos de polianilina em substratos 15 não condutor, mecanicamente estável, usando oxidante no estado sólido, emprego

como dosímetro para radiação ionizante de alta e baixa dose”. Confecção do dosímetro, de acordo com as reivindicação 1 ou 2, caracterizado por sistema composto de polianilina em superfície não condutora para a detecção das radiações ionizantes.


Figura (I)



Figura (II)



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RESISTÊNCIA



DOSE(Gy)


Figura (IV)



RESUMO DE INVENÇÃO

Patente de Invenção para o processo de preparação de polianiiina mecanicamente estável, emprego como dosímetro para radiações ionizardes, processo para sua caracterização e tipos de radiações detectados, consiste no desenvolvimento de um 5 método de síntese química que possibilita a formação do polímero condutor polianiiina superfície cm superfícies não condutoras tais como, vidro, plástico, acetato, outros polímeros, teflon, etc, resistentes quimicamente às condições de síntese, sem modificar as propriedades físico-quimiças do polímero.

Este novo composto mecanicamente estável é utilizado para a confecção de 10 dosímetro para altas e baixas doses de radiação ionizantes.