Estudo de adsorção de surfactantes sobre partículas de dióxido de titânio e seu desempenho na estabilização de dispersões aquosas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Dário, Bruno Soares
• 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: Colloid; Coloides; Dióxido de titânio; Dispersão; Dispersion; Estabilidade; Stability; Surfactants; Tensoativos; Titanium dioxide
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-08112021-150345/

Dióxido de titânio (TiO2 ) é um dos óxidos metálicos mais utilizados no mundo em diferentes aplicações acadêmicas e industriais. Porém, frequentemente seu uso requer que ele seja disperso e estabilizado no meio desejado. Poli(acrilato de sódio) é comumente utilizado como dispersante de TiO2 na formulação de tintas, contudo, leva a efeitos adversos nos filmes devido ao seu caráter hidrofílico. Esta dissertação apresenta o estudo de adsorção de dois tensoativos (um neutro e outro negativamente carregado) de cadeia hidrofóbica volumosa e de poli(acrilato de sódio) sobre a superfície do dióxido de titânio e o seu desempenho como dispersantes em dispersões concentradas de partículas comerciais de TiO2 em meio aquoso. As partículas de TiO2 apresentaram padrão de difração típico de rutilo, diâmetro médio de (350 ± 100) nm, ponto de carga zero entre 4,5 e 5,5. Análises de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) indicaram a presença de Ti, Al, Si, O e C na superfície das partículas. A adsorção dos tensoativos e do poli(acrilato de sódio) sobre as partículas de TiO2 foi estudada por espectrofotometria na região UV/Visível em diferentes pHs e força iônica. As isotermas de adsorção dos tensoativos foram ajustadas com modelos de Langmuir e Freundlich. Os parâmetros do modelo de Freundlich indicaram que o pH e o aumento da força iônica podem influenciar a afinidade dos dispersantes com a superfície da partícula. Os resultados sugerem que a adsorção dos surfactantes é dirigida por forças intermoleculares de van der Waals enquanto que a adsorção do poli(acrilato de sódio) ocorre por forças elétricas. A estabilidade coloidal de dispersões concentradas de dióxido de titânio foi avaliada em pH levemente básico (pH 8,0 9,5) a 25 °C e 52 °C por 30 dias por meio de medidas de tamanho de partícula e viscosidade. A estabilidade coloidal acelerada das dispersões foi analisada em centrifuga analítica e os resultados foram comparados com os resultados de estabilidade por 30 dias. As dispersões contendo o tensoativo negativamente carregado (a 2 %) e o poli(acrilato) de sódio (a 2 %) levaram a dispersões concentradas de TiO2 com comportamentos e desempenhos semelhantes.