25 de Agosto de 2020
Materiais como suspensões coloidais, emulsões, espumas, géis e materiais granulares apenas fluem irreversivelmente quando um limite de tensão de cisalhamento finito (chamado de tensão de escoamento)é excedido.
Carbopol® é uma marca comercial de propriedade da Lubrizol Corporation (Wickliffe, OH, EUA).
Em ambientes de pesquisa as soluções são frequentemente empregados em experimentos de visualização de fluxo, pois são géis transparentes de fácil e rápido preparo.
Existem mais de 10 graus de polímeros de Carbopol, que podem ser subdivididos em várias categorias com base em sua estrutura física e composição química, densidade de reticulação, polimerização solvente, tipo de reticulação, carga elétrica da rede e aparência física.
Carbopol é um polímero de ácido poliacrílico de alto peso molecular, hidrofílico e reticulado. Este hidrogel físico apresenta uma rede de polímero tridimensional que é dilatada pela água, e apresenta reversibilidade temporária e emaranhados entre cadeias que são mais resistentes quando comparados aos hidrogeis químicos.
O Carbopol NF 980, é citado na Farmacopeia Americana (USP) em monografia. Na USP é chamado de Carbomer Homopolymer Type C (antigo Carbomer 940) (USP / NF).
Carbopol NF 980 é um homopolímero sintético, ácido poliacrílico reticulado com alil sacarose ou alil pentaeritritol, que é polimerizado em um sistema de co-solvente. É fornecido
como um pó branco e seco de partículas primárias com média de 0,2 µm de diâmetro. É um polímero polieletrólito aniônico fraco que deve ser neutralizado para atingir uma alta viscosidade. Cada partícula (ou estrutura da trama de rede) é uma mistura de cadeias poliméricas lineares fortemente enoveladas, que são solúveis em solventes. A viscosidade das soluções de Carbopol 980 não é função do tamanho de suas partículas de pó. É bem conhecido que este polímero forma uma dispersão coloidal quando hidratado em água em pH e temperatura adequadas. Frequentemente, uma dispersão aquosa de Carbopol é neutralizada com uma base comum, como
hidróxido de sódio (NaOH), convertendo o polímero ácido em um sal. Quando neutralizado, o polímero apresenta a capacidade de absorver e reter água. Cadeias de polímero interconectadas por ligações cruzadas começam a hidratar e desenovelar parcialmente devido à repulsão eletrostática para formar aglomerados irreversíveis. A natureza do limite de elasticidade desejada é devido à presença de cadeias ramificadas de poliacrilato de alto peso molecular que formam “enredamentos” inter-cadeias que impedem o fluxo em baixas tensões de cisalhamento (tensão de escoamento). Durante a hidratação as cadeias podem aumentar em até 10 vezes seu diâmetro original, e o processo de ionização leva a uma ligação cruzada das moléculas inchadas, formando uma rede de microgel com ligações mais fortes
A dispersão de Carbopol apresenta comportamento diferente dependendo do solvente. Em geral, a água é usado como solvente. No entanto, co-solventes e sistemas anidros também têm sido usados. Etanol e isopropanol podem ser espessados adicionando polímeros de Carbopol. Neste caso, é crucial usar o apropriado neutralizador, que varia dependendo do teor de álcool. Além disso, trabalhos anteriores já demonstraram a possibilidade de formular sistemas Carbopol usando diferentes solventes hidrofílicos, como polietilenoglicol (PEG) 400, glicerol, silicone e tetraglicol sem neutralização.
Referências:
Gutowski, I.A.; Lee, D.; de Bruyn, J.R. Scaling and mesostructure of Carbopol dispersions. Rheol. Acta 2012, 51, 441–450
Putz, A.; Burghelea, T. The solid-fluid transition in a yield stress shear thinning physical gel. Rheol. Acta 2009, 48, 673–689.
Taylor, N.W.; Bagley, E.B. Dispersions or Solutions? A Mechanism for Certain Thickening Agents. J. Appl. Polym. Sci. 1974, 18, 2747–2761
Chu, J.S.; Yu, D.M.; Amidon, G.L.; Weiner, N.D.; Goldberg, A.H. Viscoelastic Properties of Polyacrylic Acid Gels in Mixed Solvents. Pharm. Res. 1992, 9, 1659–1663.