Efeito de tensoativos livres de alquilfenóis no comportamento coloidal de dispersões acrílicas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lima, Luciene de Camargo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Acrylic latex dispersion; Colloidal stability; Dispersão acrílica; Emulsion polymerization; Estabilidade coloidal; Nonionic surfactant; Polimerização em emulsão; Tensoativos APEO-free
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-07112023-152453/

Dispersões acrílicas, também conhecidas como látex, são amplamente utilizadas em diferentes segmentos industriais, como nas indústrias de adesivos e tintas. O processo de obtenção das dispersões acrílicas ocorre via polimerização em emulsão, rota que industrialmente emprega três princípios (i) o meio reacional é aquoso; (ii) os monômeros pouco solúveis em água são emulsionados por tensoativos aniônicos e não-iônicos e (iii) o iniciador utilizado é solúvel em água. Os tensoativos não-iônicos alquilfenol polietoxiladas (APEO) são amplamente utilizados devido seu baixo custo e alta eficiência. Contudo, a toxicidade dos APEOs, motivaram a procura de tensoativos não-iônicos livres de APEO. O presente trabalho avaliou a estabilidade coloidal de dispersões de látex polimérico nas composições monomérica (m/m) estireno:acrilato de n-butila 50:50 e 30:70 e metacrilato de metila: acrilato de n-butila 30:70, sintetizados via polimerização em emulsão, na presença de dodecil sulfato de sódio (SDS) e um tensoativo nãoiônico livre de alquilfenol etoxilado (APEO-free). Para comparação, as mesmas sínteses foram realizadas com SDS e nonil fenol etoxilado, combinação padrão geralmente utilizada na indústria de tintas, uma das principais consumidoras desta tecnologia. O efeito do tipo de tensoativo na estabilidade coloidal das dispersões acrílicas foi avaliado por medições de potencial zeta, espalhamento de luz dinâmica, e medidas de transmitância ao longo do tempo. A energia superficial e morfologia dos filmes formados a partir das dispersões poliméricas foram avaliadas por medidas de ângulo de contato e microscopia ótica, respectivamente. Os resultados obtidos indicaram que a combinação do SDS com tensoativo não-iônico desempenhou papel fundamental na estabilização das dispersões coloidais, principalmente quando houve aumento da força iônica do meio, apesar do fraco efeito nos valores médios de raio hidrodinâmico e de potencial zeta. Estas observações indicaram que as moléculas de tensoativos formaram micelas mistas, resultando na minimização da repulsão entre as cabeças polares dos tensoativos aniônicos. Neste tipo de estrutura, as moléculas de tensoativos aniônicos e nãoiônicos ficam intercaladas, diminuindo a repulsão elétrica e promovendo estabilização por repulsão estérica e interações intermoleculares. Com relação aos filmes formados a partir das diferentes dispersões poliméricas obtidas, tensoativos com diferentes cadeias apolares e com grau de etoxilação variados afetaram as propriedades dos filmes poliméricos secos, uma vez que ocorre a migração da cadeia apolar dos tensoativos para interface ar/polímero, diminuindo a energia livre de superfície e influenciando nas propriedades dos filmes, como sua aderência ao substrato e hidrofobicidade. As microscopias óticas indicaram que o processo de coalescência durante a formação do filme levou a diferentes estruturas. A determinação da temperatura de transição vítrea mostrou que ocorreu a copolimerização, concomitante com homopolimerização. Os resultados deste trabalho demostraram que é possível substituir o tensoativo APEO por opções APEO-free sem que haja o comprometimento de estabilidade do látex formado e gerando filmes adequados para o desenvolvimento de tintas. Os dados obtidos também contribuíram com a teoria de micelas mistas, com participação efetiva do tensoativo não-iônico na estabilização do sistema, agindo não meramente como coadjuvante. A avaliação de estabilidade coloidal foi fundamental para a compreensão deste processo.