Artigo Técnico: Otimizando dispersões de pigmento

Estudo de variações da cauda do tensoativo

Alann de O.P. Bragatto, Brandon L. da Silva, Bruno S. Dario, Fabrício G. Pereira, Marina C. Passarelli

RESUMO

A estabilização de pigmentos em sistemas de tinta base água é um processo complexo e que exige uma alta resiliência da dispersão de pigmento devido à necessidade de compatibilidade em diferentes meios.

O presente trabalho avalia o desenvolvimento de moléculas de tensoativos para uso como dispersante de pigmento de negro de fumo.

Com o objetivo de se determinar a melhor condição para estabilização, compatibilidade e desempenho da dispersão de pigmento, são avaliadas variações de tamanho da cadeia polimérica que compõem a cauda do tensoativo, o efeito da inclusão de um grupamento iônico em sua composição e o efeito da dosagem do tensoativo na formulação do concentrado de pigmento.

1. INTRODUÇÃO

O negro de fumo é um dos pigmentos mais difíceis de serem dispersos e estabilizados em água, pois, devido ao seu caráter altamente hidrofóbico, contendo de 90 a 99% de carbono elementar em sua composição, as partículas primárias tendem a se agregar quando o pigmento é adicionado na água1.

A escolha de um dispersante adequado é fundamental para proporcionar uma dispersão otimizada do pigmento na água, de modo a minimizar tempo de processo e gastos de energia, maximizar o teor de pigmento incorporado na formulação e assegurar a estabilidade e manutenção das propriedades de desempenho do concentrado de pigmento.

De maneira simplificada, o processo de dispersão de pigmento em água envolve (i) a umectação da superfície sólida do pigmento pela água, (ii) a separação física dos aglomerados de pigmento durante o processo de dispersão e moagem e (iii) a estabilização das partículas menores geradas, evitando-se o processo de reaglomeração.

A escolha de um tensoativo ou sistema de tensoativos adequado para a dispersão de pigmento deve considerar sua capacidade em reduzir a tensão superficial durante a etapa (i) de modo a facilitar a umectação do pigmento pela água, a capacidade de seu grupo afínico adsorver sobre a superfície do pigmento de maneira rápida durante a etapa (ii) a fim de evitar a reaglomeração das partículas menores geradas e, por fim, a escolha de um tamanho de cadeia polimérica (cauda) adequado, longo o suficiente para proporcionar a estabilização das partículas de pigmento, mas obedecendo a um limite para não prejudicar o balanço de forças intermoleculares e reduzir a adsorção do grupo afínico sobre o pigmento durante a etapa (iii) de estabilização.

O trabalho tem como foco a avaliação de variações do tamanho da cauda do tensoativo sobre as propriedades de desempenho de uma dispersão de pigmento de negro de fumo. São avaliados tensoativos com diferentes graus de etoxilação bem como o efeito da inclusão de um grupamento iônico na terminação da cadeia polimérica.

Para o tensoativo de melhor desempenho, com tamanho de cauda polimérica otimizado, é apresentado um estudo do impacto da concentração utilizada na formulação do concentrado de pigmento sobre as propriedades de desempenho, de modo a ressaltar a importância de se trabalhar com uma concentração de dispersante otimizada a fim de se obter a máxima eficiência em termos de desenvolvimento de cor e estabilidade.

2. MATERIAIS E METODOLOGIAS

2.1. Materiais

Mantendo-se o grupamento hidrofóbico afínico fixo, foram avaliados cinco tensoativos diferentes, sendo quatro não-iônicos (graus de etoxilação de 16, 18, 25 e 54 mols, identificados como Tensoativo 16, 18, 25 e 54, respectivamente) e um iônico (grau de etoxilação de 16 mols e fosfatado, identificado como Tensoativo 16P).

Para a formulação dos concentrados de pigmento foi utilizado o negro de fumo Monarch® 430, fornecido pela Cabot. Para avaliação de desempenho dos concentrados de pigmento formulados, foi utilizada uma tinta Standard Fosca de mercado como Base Branca para tingimento.

2.2. Metodologias

Para caracterização físico-química dos tensoativos, as curvas de tensão superficial versus log da concentração foram determinadas utilizando-se um tensiômetro de força, modelo K-100 do fabricante Krüss.

A dispersão e moagem do pigmento para preparo dos concentrados foi realizada em equipamento Dispermat CN10, fornecedor VMA, com banho termostatizado Tecnal TE 2005, em um período total de processo de 1 hora, sendo 30 minutos de dispersão e 30 minutos de moagem. A formulação utilizada no preparo dos concentrados de pigmento é ilustrada na Tabela 1.

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Tabela 1. Formulação dos concentrados de pigmento preparados. A concentração de dispersante varia de acordo com o teor de ativos e a concentração SOP (Solids Over Pigment) determinada para cada tensoativo.

Os valores de viscosidade dos concentrados de pigmento foram determinados em viscosímetro Brookfield modelo DV2TLVTJ0 e as avaliações de tamanho de partícula foram realizadas utilizando equipamento Zetasizer Nano ZS.

O tingimento da Base Branca foi realizado em agitador mecânico Red Devil, FM Fluid Management, modelo 5G Mixer, adicionando-se uma quantidade em massa de 2,0% do concentrado de pigmento sobre a massa de Base Branca e realizando a homogeneização em dois ciclos de 3 minutos.

Para as determinações de poder tintométrico e avaliação de rub-out, foi utilizado espectrofotômetro Spectro-guide sphere gloss, fornecedor BYK.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. Caracterização Físico-Química dos Tensoativos

As curvas de tensão superficial em função da concentração foram construídas para todos os tensoativos conforme procedimento interno.

Os valores de tensão superficial obtidos bem como os parâmetros físico-químicos calculados a partir da curva obtida são mostrados na Tabela 2.

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Tabela 2. Valores de Tensão Superficial, excesso superficial (G), área ocupada pela molécula (As), energia livre de adsorção (?Gads) e energia livre de adsorção por área (G?Gads).

3.2. Determinação da dosagem ótima

A Figura 1 ilustra as curvas de viscosidade Brookfield versus concentração de ativos de dispersante sobre o teor de sólidos de pigmento (concentração SOP) para as amostras avaliadas.

Como pode ser observado pelo gráfico, os Tensoativos 18 e 16P são as amostras que apresentam redução de viscosidade do sistema em menores concentrações (8,0 – 10,0% SOP), ao passo que as demais amostras apresentam redução de viscosidade em patamares maiores de concentração (10,0 – 12,0% SOP).

Pela observação do gráfico também é possível notar que o Tensoativo 16P mantém a viscosidade em patamares superiores em relação às demais amostras de tensoativos não iônicos e apresenta um incremento da viscosidade do sistema a partir da concentração de 16,0% SOP.

Dentre os tensoativos não iônicos, o Tensoativo 54 apresenta maiores patamares de viscosidade dentre as amostras e uma menor faixa de trabalho, sendo observado um incremento significativo da viscosidade na concentração SOP de 18,0%.

Os Tensoativos 16, 18 e 25 apresentam patamares de viscosidade semelhantes entre si nas diferentes concentrações SOP e faixas de trabalho similares, observando-se incremento significativo de viscosidade a partir da concentração de 20,0% SOP.

Todas as amostras de tensoativos não iônicos apresentam o menor valor de viscosidade na concentração de 12,0% SOP, ao passo que o Tensoativo 16P apresenta o menor valor de viscosidade na concentração de 10,0% SOP.

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Figura 1. Curvas de viscosidade Brookfield versus concentração SOP de dispersante para os diferentes tensoativos avaliados.

A Tabela 3 apresenta um resumo das faixas de trabalho de cada tensoativo, correspondente às faixas de concentrações SOP em que se observa uma manutenção da viscosidade em patamares mais baixos, bem como a concentração SOP de cada tensoativo em que é observado o menor valor de viscosidade, em teoria, correspondente à concentração ótima de dispersante para o sistema em estudo.

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Tabela 3. Faixas de concentração SOP determinadas para os diferentes tensoativos e concentração SOP equivalente ao menor valor de viscosidade observado.

3.3. Avaliação de tensoativos com diferentes tamanhos de cadeia polimérica

Foram preparados concentrados de pigmentos, seguindo a formulação descrita na Tabela 1 na seção de materiais e metodologias e utilizando as concentrações de dispersantes ótimas determinadas, conforme indicado na Tabela 3.

A Figura 2 apresenta os valores de viscosidade inicial, após 24 horas à temperatura de 25°C e após teste de estabilidade térmica (7 dias à temperatura de 52°C) dos concentrados de pigmento preparados.

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Figura 2. Avaliação de viscosidade – inicial e após teste de estabilidade térmica – dos concentrados de pigmentos preparados com os diferentes dispersantes.

Como pode ser observado pela Figura 2, os concentrados de pigmento preparados com os Tensoativos 16 e 18 apresentam os menores valores de viscosidade iniciais.

À medida em que se aumenta o grau de etoxilação dos tensoativos, observa-se um aumento do valor de viscosidade inicial.

Os maiores patamares de viscosidade observados para os Tensoativos 25 e 54 estão associados a uma pior distribuição do tensoativo ao redor da partícula de pigmento.

À medida em que se aumenta o grau de etoxilação, maior é a área superficial ocupada pela molécula e, consequentemente, menor o número de moléculas que podem adsorver na superfície do pigmento (vide valores de G e As na Tabela 2).

O menor grau de adsorção da molécula de tensoativo sobre a superfície da partícula de pigmento gera, consequentemente, um menor grau de empacotamento da partícula, contribuindo para a observação de patamares de viscosidade mais elevados.

Além disso, o aumento da cadeia polimérica também faz com que as partículas fiquem mais próximas umas das outras, aumentando assim a interação entre as partículas e, consequentemente, aumentando a viscosidade observada.

Comparando-se os Tensoativos 16 e 16P, o aumento do patamar de viscosidade observado para o Tensoativo 16P pode estar relacionado à repulsão eletrostática entre os grupos fosfato.

Como o Tensoativo 16P é previamente alcalinizado antes do uso, a terminação da cadeia polimérica hidrofílica contendo o grupo fosfato estará negativamente carregada.

A repulsão eletrostática entre essas terminações negativamente carregadas ocasiona o incremento de viscosidade observado.

Para todas as amostras é observada uma boa manutenção dos patamares de viscosidade após teste de estabilidade térmica.

A manutenção das faixas de viscosidade indica uma boa estabilidade dos concentrados de pigmento, não sendo observado floculação ou separação de fases nos sistemas.

A Figura 3 apresenta os valores de tamanho de partícula médio obtidos para os concentrados de pigmento formulados com os diferentes tensoativos na condição inicial e após teste de estabilidade térmica. Não são observadas grandes diferenças entre os tamanhos de partícula obtidos: na condição inicial, o tamanho médio de partícula varia entre 159,4 nm (Tensoativo 25) e 168,8 nm (Tensoativo 16P).

Também não é observado um aumento de tamanho de partícula médio significativo após o teste de estabilidade térmica – o maior incremento observado em valores absolutos foi de 8,8 nm para o Tensoativo 18, indicando que os concentrados de pigmento preparados apresentam uma boa estabilidade térmica, não sendo observado o fenômeno de floculação em um grau que prejudique o desempenho do concentrado de pigmento.

A manutenção dos patamares de viscosidade após teste de estabilidade térmica, indicado na Figura 2, corrobora a boa estabilidade dos concentrados de pigmento preparados.

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Figura 3. Tamanho de partícula médio para os concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos – início e após teste de estabilidade térmica.

A Figura 4 apresenta um comparativo do poder tintométrico entre os concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos, adotando-se o concentrado formulado com o Tensoativo 16 como padrão (100,0%).

Como pode ser observado pela análise do gráfico, o Tensoativo 18 é o que apresenta o maior poder tintométrico, sendo observado um decréscimo do poder tintométrico à medida em que se aumenta o grau de etoxilação do tensoativo.

O primeiro fator que poderia estar associado à essa diferença seria o tamanho de partícula médio do concentrado, no entanto, como indicado na Figura 3, não há diferença significativa entre os valores de tamanho de partícula médio dos concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos.

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Figura 4. Avaliação comparativa do poder tintométrico inicial dos concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos.

Outro fator que pode estar relacionado à diferença de poder tintométrico observado na Figura 4 é a afinidade de cada tensoativo pelo pigmento.

Apesar de todos tensoativos possuírem o mesmo grupo afínico pelo pigmento, o aumento da cadeia polimérica hidrofílica pode resultar em uma diminuição das forças intermoleculares de atração entre o grupamento afínico e a superfície do pigmento2.

Esse comportamento fica evidenciado quando são analisados os valores de energia livre de adsorção por área da molécula (G?Gads), conforme indicado na Tabela 2 e ilustrado na Figura 5.

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Figura 5. Avaliação comparativa do poder tintométrico inicial dos concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos versus G?Gads dos tensoativos.

Avaliando o gráfico mostrado na Figura 5, o maior valor de G?Gads é observado para o Tensoativo 18 (107,2 kJ/m2), o que indica uma maior interação entre o tensoativo e a superfície do pigmento para esse grau de etoxilação, indicando um balanço otimizado entre as forças intermoleculares pigmento-grupamento hidrófobo do tensoativo vs. água-cadeia polimérica hidrofílica do tensoativo, e que pode estar associado ao maior valor de poder tintométrico observado entre os tensoativos.

É possível observar que para maiores graus de etoxilação, Tensoativos 25 e 54, há uma diminuição dos valores de G?Gads, indicando uma diminuição das forças intermoleculares de atração entre o pigmento e o tensoativo, acompanhado por uma queda do poder tintométrico.

O mesmo raciocínio não é aplicável quando se realiza um comparativo entre os concentrados de pigmento preparados com os Tensoativos 16 (não iônico) e 16P (iônico) – seguindo a mesma linha de raciocínio descrita acima, pelos valores de G?Gads determinados, esperar-se-ia um melhor desempenho em termos de poder tintométrico para o concentrado preparado com o Tensoativo 16, no entanto, o contrário é observado.

Nesse caso, a diferença pode estar relacionada à leve melhor distribuição do Tensoativo 16P em relação ao Tensoativo 16 (vide valores de G e As na Tabela 2) , que contribui para um melhor grau de empacotamento da partícula de pigmento, associado à uma melhor estabilização da partícula, combinando os efeitos de impedimento estérico e repulsão eletrostática.

A Figura 6 apresenta uma avaliação do poder tintométrico inicial dos concentrados de pigmento (após 24 horas do processo de fabricação) preparados com os diferentes tensoativos versus o poder tintométrico do concentrado de pigmento após teste de estabilidade térmica.

Nesse caso, para cada amostra adota-se como referência (100,0%) o valor inicial e o valor obtido após o teste de estabilidade é comparado relativamente ao valor inicial.

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Figura 6. Avaliação de poder tintométrico inicial e após teste de estabilidade térmica dos concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos.

Como pode ser observado no gráfico da Figura 6, o concentrado de pigmento preparado com o Tensoativo 18 foi o que apresentou a menor variação de poder tintométrico após o teste de estabilidade térmica, apresentando uma variação de apenas 0,1%.

Os concentrados de pigmentos preparados com os demais tensoativos apresentaram um incremento de poder tintométrico após o teste de estabilidade térmica, sendo observada uma variação de 1,0 a 5,8%.

Esse comportamento já foi observado em outros trabalhos com dispersão de pigmento de negro de fumo e pode estar associado a um efeito atrasado de umectação durante o teste de estabilidade que ocasiona uma melhora do poder tintométrico3.

A Figura 7 apresenta os valores de rub-out inicial e após teste de estabilidade térmica para os concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos.

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Figura 7. Avaliação de rub-out inicial e após teste de estabilidade térmica dos concentrados de pigmento preparados com os diferentes tensoativos.

Como pode ser observado pelo gráfico da Figura 7, com exceção do concentrado de pigmento preparado com o Tensoativo 25, os demais concentrados de pigmento apresentam valores de rub-out iniciais similares, variando entre 0,68 e 0,79.

Observa-se que apenas o concentrado de pigmento preparado com o Tensoativo 16 apresenta uma melhora de rub-out após o teste de estabilidade térmica.

De maneira semelhante à que foi explicada no tópico acima relacionado à estabilidade do poder tintométrico, pode-se pensar em um mesmo raciocínio de processo de umectação atrasado durante o teste de estabilidade considerando que o Tensoativo 16, conforme valores mostrados na Tabela 1, apresenta as melhores propriedades umectantes em função do menor valor de tensão superficial.

Já o Tensoativo 18 é o que apresenta, em termos absolutos, a menor variação de rub-out, indicando mais uma vez o balanço ótimo entre as forças intermoleculares que contribuem para a otimização de desempenho do concentrado de pigmento.

Para os Tensoativos 25 e 54 são observados incrementos dos valores de rub-out, sendo que o valor absoluto de variação é maior à medida em que se aumenta o grau de etoxilação, correlacionando-se aos valores de G?Gads, mostrados na Tabela 2, de maneira similar ao que foi explorado em relação ao poder tintométrico.

O comparativo entre os Tensoativos 16 e 16P mostra que a variação dos valores em termos absolutos é próxima, 0,19 e 0,24 respectivamente.

A diferença de comportamento (melhora ou piora de rub-out) pode estar associada ao comportamento umectante dos tensoativos, em que o Tensoativo 16 apresenta um melhor poder umectante em relação ao Tensoativo 16 P por conta de sua menor tensão superficial, bem como aos valores absolutos de energia de adsorção, em que o Tensoativo 16 apresenta valores mais negativos em relação ao Tensoativo 16P, conforme indicado na Tabela 2, indicando uma interação mais forte entre o grupamento afínico hidrófobo e a superfície do pigmento.

3.4. Estudo do efeito da concentração de dispersante

A fim de ilustrar a importância de utilizar uma dosagem de dispersante otimizada na formulação do concentrado de pigmento, foram preparadas dispersões de pigmento considerando-se os pontos estabelecidos na faixa de trabalho para a curva do Tensoativo 18 – concentrações SOP consideradas de 10,0; 12,0; 14,0 e 18,0%.

As dispersões de pigmento preparadas foram avaliadas imediatamente após o processo de dispersão e moagem, após um período de 24 horas em temperatura ambiente (25°C) e após teste de estabilidade térmica (7 dias em estufa a 52°C). A Figura 8 ilustra os valores de viscosidade Brookfield obtidos nas diferentes condições de avaliação.

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Figura 8. Efeito da concentração de dispersante na viscosidade Brookfield e estabilidade dos concentrados de pigmento.

Pela observação da Figura 8 é possível notar que para a concentração de 10,0% SOP, o concentrado de pigmento não apresenta uma boa estabilidade, sendo possível observar um pequeno incremento de viscosidade com a amostra mantida a 25°C por um período de 24 horas e um aumento significativo de viscosidade após o teste de estabilidade térmica, em que a amostra foi mantida por 7 dias à temperatura de 52°C em estufa.

Para a concentração de 12,0% SOP, não se observa uma diferença significativa de viscosidade após 24 horas do processo e nem após o teste de estabilidade térmica, indicando que nessa concentração, obtém-se um ponto em que a estabilização do pigmento pelo tensoativo é maximizada.

Nas concentrações de 14,0% e 18,0% SOP, apesar de também não ser observado um aumento significativo de viscosidade após o teste de estabilidade térmica, verifica-se que há um decréscimo de viscosidade (após o processo versus após 24 horas em temperatura ambiente), indicando a possibilidade de haver uma super dosagem do tensoativo, o que pode ocasionar a formação de bolhas no sistema, que tende a diminuir com o passar do tempo, e assim, justificar o decréscimo da viscosidade bem como a maior diferença de viscosidade observada para a maior concentração de tensoativo (18,0% SOP).

A Figura 9 apresenta os valores de tamanho médio de partícula dos concentrados de pigmento preparados com os tensoativos em diferentes concentrações. Apesar de ser possível observar que o menor tamanho de partícula médio é obtido para a concentração de 12,0% SOP, condição em que também foi observado o melhor comportamento em termos de viscosidade e estabilidade térmica, a maior diferença entre os tamanhos de partícula médios das amostras não é considerada significativa – o menor tamanho de partícula médio, de 161,4 nm, é obtido para a amostra preparada a uma concentração SOP de tensoativo de 12,0%, enquanto que o maior tamanho de partícula médio, de 170,7 nm, é obtido para a amostra preparada com uma concentração SOP de tensoativo de 14,0%.

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Figura 9. Efeito da concentração do dispersante nas propriedades físico-químicas do concentrado de pigmento – Tamanho de partícula médio dos concentrados de pigmento preparados com diferentes concentrações SOP de dispersantes.

A Figura 10 apresenta a avaliação de poder tintométrico inicial. Adotou-se como referência (100,0%) a amostra preparada com uma concentração de tensoativo de 10,0% SOP.

O gráfico evidencia a necessidade de se trabalhar com uma concentração de dispersante otimizada – é observado que o maior poder tintométrico é obtido para a amostra com concentração SOP de 12,0%, sendo que à medida em que se tem um excesso de dispersante no sistema é observada uma perda do poder tintométrico.

É importante relembrar que todas as dispersões preparadas apresentam a mesma concentração de pigmento e que em todos os tingimentos foi considerado o mesmo teor de pigmento adicionado, de 0,80 g de pigmento para cada 100,0 g de Base Branca.

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Figura 10. Efeito da concentração do dispersante no desempenho do concentrado de pigmento – Avaliação de poder tintométrico inicial.

A Figura 11 apresenta uma avaliação do poder tintométrico inicial dos concentrados de pigmento (após 24 horas do processo de fabricação) versus o poder tintométrico do concentrado de pigmento após ele ter sido submetido a uma temperatura de 52°C por um período de 7 dias. Nesse caso, para cada amostra adota-se a referência (100,0%) como o valor inicial e o valor obtido após o teste de estabilidade é comparado ao valor inicial.

O concentrado de pigmento preparado com uma concentração de dispersante de 12,0% SOP é o que apresenta um melhor comportamento em termos de estabilidade, não sendo observada diferença significativa entre o poder tintométrico inicial e após teste de estabilidade térmica, indicando novamente que, nessa concentração, tem-se a dosagem ótima de dispersante para o sistema.

Avaliando-se os resultados obtidos para o concentrado de pigmento preparado utilizando-se uma concentração de 10,0% SOP, verifica-se uma leve queda do poder tintométrico. Já nas concentrações superiores, de 14,0% e 18,0% SOP, observa-se uma queda significativa do poder tintométrico após o teste de estabilidade térmica, e essa queda é mais acentuada à medida em que se aumenta a concentração de dispersante no sistema – a concentração em excesso de dispersante no sistema afetará a estabilização das partículas de pigmento, que consequentemente, tenderão a se agregar e ocasionar a perda do poder tintométrico.

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Figura 11. Efeito da concentração de dispersante no desempenho do concentrado de pigmento – Avaliação de poder tintométrico inicial e após teste de estabilidade térmica.

A Figura 12 apresenta as avaliações de rub-out realizadas com os concentrados de pigmento na condição inicial (após 24 horas do processo de fabricação) e após teste de estabilidade térmica.

Avaliando-se os valores iniciais obtidos verifica-se que os concentrados de pigmento preparados com concentrações de dispersante de 10,0% e 12,0% SOP são os que apresentam os melhores valores de rub-out; já os concentrados de pigmento preparados com maiores concentrações de dispersante, 14,0% e 18,0% SOP, apresentam os piores valores de rub-out, superiores a 1,00, com tendência de piora à medida em que se aumenta a concentração de dispersante no sistema.

Comparando-se os valores de rub-out iniciais e após teste de estabilidade térmica, verifica-se que o concentrado de pigmento preparado com uma concentração SOP de tensoativo de 12,0% é o que apresenta um menor aumento (0,04), enquanto para as outras concentrações de dispersante avaliadas são observados aumentos superiores (0,11 a 0,30).

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Figura 12. Efeito da concentração de dispersante no desempenho do concentrado de pigmento – Avaliação de rub-out inicial e após teste de estabilidade térmica.

A avaliação combinada das propriedades físico-químicas e de desempenho dos concentrados de pigmento ilustra a necessidade de se estabelecer, caso a caso, a dosagem ótima de dispersante em um sistema para se obter o máximo desempenho com o menor custo.

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Marina C. Passarelli

O ponto ótimo de concentração, correspondente ao ponto de viscosidade mínima obtido nas curvas de estudo de dosagem ótima, nesse caso correspondente à concentração de 12,0% SOP para o Tensoativo 18, mostrou-se mais eficiente em todas avaliações realizadas – menor patamar de viscosidade inicial obtido, baixa variação de viscosidade após teste de estabilidade térmica, maior poder tintométrico atingido utilizando-se a mesma concentração de pigmento e menor valor de rub-out inicial, evidenciando a máxima eficiência no processo de dispersão.

Já a manutenção do poder tintométrico e rub-out após o teste de estabilidade térmica indicam a máxima eficiência no processo de estabilização das partículas de pigmento.

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Fabrício G. Pereira .

Uma subdosagem de dispersante ocasiona perda de estabilidade no sistema, evidenciado pelo incremento de viscosidade e rub-out observado após teste de estabilidade térmica com o concentrado de pigmento preparado com uma dosagem de dispersante de 10,0% SOP.

Já a superdosagem de dispersante, além de encarecer o custo final do concentrado de pigmento, não contribui para maximizar as propriedades do concentrado de pigmento, como foi evidenciado pelo menor poder tintométrico e maiores valores de rub-out observados para os concentrados de pigmento preparados com concentrações de dispersantes de 14,0% e 18,0% SOP.

4. CONCLUSÕES

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Alann de O.P. Bragatto

O trabalho demonstrou que ainda que se tenha na composição de tensoativos um mesmo grupamento afínico, a escolha de um tamanho adequado da cadeia polimérica que compõem a cauda do tensoativo é fundamental para maximizar as propriedades de desempenho do concentrado de pigmento formulado.

No estudo realizado, o Tensoativo 18 foi o que apresentou um melhor balanço entre tensão superficial,

As e G?Gads, possibilitando a otimização de desempenho do concentrado de pigmento em termos de viscosidade, estabilidade térmica, desenvolvimento de cor e rub-out.

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Bruno S. Dario

Além disso, o estudo do efeito da concentração SOP do tensoativo sobre as propriedades de desempenho do concentrado de pigmento demonstrou a importância de, além de selecionar o dispersante mais adequado para o sistema de interesse, otimizar a dosagem de modo a maximizar poder tintométrico, estabilidade e compatibilidade das formulações.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. H.Y.Li, H.Z. Chen, W.J. Xu, F. Yuan, J.R. Wang, M. Wang, Polymer-encapsulated hydrophilic carbono black nanoparticles free from aggregation, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspect 254 (2005) 173-178.
2. S.W. Musselman, S. Chander, Wetting and adsorption of acetylenic diol based nonionic surfactants on heterogeneous surfaces, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 206 (2002) 497-513.
3. J. Rüger, S. Ziebold, High-performance dispersing agents for carbon blacks, Clariant, 2022. Disponível em https://www.clariant.com/en/Business-Units/Industrial-and-Consumer-Specialties/Paints-and-Coatings/Additives-for-Colorants/Dispersing-Agents , acesso em 02.03.2022.

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Brandon L. da Silva

Os Autores:

Alann de O.P. Bragatto, é bacharel e mestre em Química pelo Instituto de Química da USP. Atua no mercado de coatings há 11 anos, sendo os dois últimos na Oxiteno, com foco no desenvolvimento de novos aditivos e coalescentes para sistemas base água.

Brandon L. da Silva, é licenciado em Química pelo Centro Universitário Fundação Santo André. Atua há 12 anos na área técnica no mercado de coatings, 7 dos quais no centro de pesquisa da Oxiteno, desenvolvendo soluções para a plataforma de solventes oxigenados.

Bruno S. Dario é bacharel e mestre em Química pelo Instituto de Química da USP. Atua em aplicações de surfactantes e solventes há 8 anos, sendo os últimos 5 anos dedicados ao mercado de coatings com foco no atendimento técnico a clientes e desenvolvimento de soluções para polimerização em emulsão, tintas arquitetônicas e industriais.

Fabrício G. Pereira é engenheiro químico formado pela Faculdade de Engenharia Química de Lorena (atual EEL-USP) e MBA em Gestão de Projetos pela FGV, com mais de 20 anos de atuação em multinacionais do ramo químico e tintas, na área de Processos e de Pesquisa e Desenvolvimento. Iniciou carreira técnica no desenvolvimento de polímeros acrílicos (látices) para o mercado em geral, posteriormente atuou por 12 anos em indústria de tintas e revestimentos, obtendo experiência internacional, durante a qual assumiu responsabilidades por áreas de P&D e Suporte Analítico. Atualmente, é Gerente de Pesquisa e Desenvolvimento para o segmento de coatings da Oxiteno.

Marina C. Passarelli é bacharel em Química pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Desenvolveu o projeto de avaliação e definição de portfólio para a plataforma de solventes oxigenados e trabalhou na plataforma tecnológica de aditivos com foco em pesquisa e desenvolvimento de umectantes e dispersantes. Atuou na Oxiteno até maio de 2022.

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