Dissertação
Modelagem e simulação da impregnação do óleo de borage em membranas de poliuretano usando CO2 a alta pressão para aplicações médicas
Fecha
2016-05-11Autor
Pereira, Verônica de Jesus
Pereira, Verônica de Jesus
Institución
Resumen
A impregnação de polímeros com princípios ativos de fármacos usando o dióxido de
carbono a alta pressão constitui-se em uma das formas de processamento de polímeros para
obtenção de sistemas de liberação controlada. A modelagem e a simulação do processo de
impregnação são especialmente importantes para a previsão da viabilidade técnica do
processo e a escolha das melhores condições operacionais com redução dos esforços
experimentais. Nesse sentido, a presente dissertação tem como objetivo modelar e simular a
impregnação de membranas de poliuretano com óleo de borage usando CO2 denso para
aplicação no tratamento de feridas dérmicas. Para tanto, é crucial a descrição adequada do
comportamento termodinâmico do sistema ternário CO2-óleo de borage-poliuretano a alta
pressão, que não é uma tarefa trivial, pois necessita de dados de equilíbrio de fases dos
sistemas binários correspondentes ainda pouco estudados na literatura.
A modelagem e a simulação do processo de dessorção de CO2 em poliuretano foram
realizadas utilizando-se as soluções analítica e numérica da 2ª. lei de Fick para descrição do
fenômeno de transferência de massa. A determinação da quantidade máxima de CO2 sorvida
no poliuretano foi obtida pela extrapolação da curva de dessorção até o tempo zero para
diferentes condições de temperatura, pressão e tempo de sorção. O emprego das soluções
analítica e numérica da 2ª. lei de Fick geraram resultados semelhantes tanto para o coeficiente
de difusão quanto para a quantidade de CO2 sorvida pelo poliuretano.
A predição do comportamento termodinâmico do óleo de borage em CO2 denso foi feita
a partir da correlação de dados de solubilidade usando a equação de estado de Peng-Robinson
com dois tipos de regra de mistura: a clássica e a LCVM. Devido à complexidade do sistema
e a ausência de dados experimentais, as propriedades físico-químicas do óleo de borage foram
estimadas por métodos de contribuição de grupos. Os resultados da correlação da solubilidade
do óleo de borage em CO2 indicaram que o tipo de regra de mistura não é o fator determinante
vi
para o bom ajuste do modelo aos pontos experimentais, mas sim a quantidade de parâmetros
ajustáveis utilizados. Observou-se que apenas a regra de mistura clássica com dois parâmetros
ajustáveis dependentes da temperatura é capaz de descrever satisfatoriamente o
comportamento termodinâmico desse sistema.
A modelagem do equilíbrio de fases do sistema ternário foi feita através da predição do
coeficiente de partição do óleo de borage entre as fases polimérica e fluida, a partir dos dados
experimentais dos sistemas binários, usando-se a teoria do equilíbrio de fases e modelos
específicos. Observou-se que, apesar da escassez de dados de equilíbrio de fases para os
sistemas binários, é possível fazer uma avaliação qualitativa satisfatória a partir do cálculo
preditivo do coeficiente de partição do óleo de borage. Os resultados mostraram que a ordem
de grandeza do coeficiente de partição calculado é a mesma dos valores obtidos a partir dos
dados experimentais de impregnação.