A Hidrofobicidade De Camada Polimérica De Acetato De Celulose Produzida Por Aerografia

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Hidrofobicidade de camada polimérica de acetato de celulose produzida por aerografia

Leonardo Alves Monteiro1; Erik Nascimento de Carvalho2,3; Geraldine Nancy Rodriguez Perea2,3; Newton Narciso Pereira1, Letícia Vitorazi2,3.

1Universidade Federal Fluminense (UFF), Departamento de Engenharia de Produção; 2Universidade Federal Fluminense (UFF), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica (PPGEM); 3Universidade Federal Fluminense (UFF), Laboratório de Materiais Poliméricos.

 

Palavras chave: Acetato de Celulose; Ângulo de Contato; Aerografia; Superfície Hidrofóbica.

INTRODUÇÃO

O acetato de celulose é um polímero derivado da celulose e tem sido amplamente utilizado em filmes de filtro, filmes polarizadores, revestimento entérico para medicamentos, filmes protetores como embalagem e em indústrias têxteis como impermeabilizantes1. Acetato de celulose também vem sendo aplicado na elaboração de revestimentos sobre amostras de minério de ferro. Amostras de minério de ferro foram revestidas com acetato de celulose, empregando solução em acetona e diferentes tempos de aspersão via aerografia. Foi observado que a camada protetora formada diminuiu a perda de material particulado para o exterior para os experimentos realizados em túnel de vento para amostras expostas a fluxo de ar de 5,5 m.s-1. Também foi observada uma diminuição da absorção de vapor de água para as amostras de minério de ferro secas quando revestidas com a camada de acetato de celulose e expostas em atmosfera com umidade de 75%. Nos mesmos estudos foi mostrado um efeito do tempo de aspersão das soluções na absorção de umidade pelas amostras de minério2.

Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar revestimentos de acetato de celulose (AC) em superfícies de vidro para verificar como a hidrofobicidade da superfície é alterada em função do tempo de aspersão da solução de AC.

METODOLOGIA

Uma solução a 4% (m/v) de acetato de celulose (AC, Sigma Aldrich, 30.000 g/mol) foi preparada em acetona e empregada no revestimento de substratos de vidro. O revestimento foi preparado via aspersão empregando um aerógrafo (Steula BC 62) com bocal de 0,3mm, a uma pressão de ar de 2 bar e distância de aplicação de 20 cm, entre a lâmina de vidro de 26x76mm e o bocal do aerógrafo. Na Figura 1A) pode-se observar os revestimentos produzidos sobre as lâminas de vidro em diferentes tempos de aspersão a) 10, b) 30 e c) 60s. Caracterizou-se o ângulo de contato de uma gota de água ultrapura (0,005 μS cm-1 de condutividade, Gehaka OSLXE) adicionada sobre a superfície de vidro com e sem revestimento de AC com auxílio de um aparato montado manualmente, contendo a seguinte configuração: a) seringa fixa contendo água, b) suporte regulável para posicionar a amostra e c) câmera digital, como pode ser observado na Figura 1B). As imagens foram registradas após a aplicação de uma gota com uma seringa de 1mL sobre o substrato após 5s da aplicação da gota, em triplicata. O ângulo de contato foi calculado com auxílio do software ImageJ empregando a extensão Drop Analysis LB-ADSA (modo negativo) como observado na Figura 1C).

Figura 1 - A) Lâminas de vidro revestidas com AC para tempos de aspersão de a) 10, b) 30 e c) 60s. B) Aparato montado para realizar a medida do ângulo de contato, contendo a) seringa fixa, b) suporte e c) câmera digital. C) Imagem analisada em software ImageJ com indicação do ângulo para gota formada na superfície do substrato com revestimento feito para 60s de aspersão.

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Fonte: Próprio autor, 2022

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 mostra a média dos ângulos de contato medidos para gotas de água formadas na superfície de lâminas de vidro sem ou com revestimentos de acetato de celulose, obtidos em diferentes tempos de aspersão, sendo eles, 10, 30 e 60s e seus respectivos valores dos desvio padrão. É possível verificar que a superfície do substrato sem revestimento apresentou baixos valores de ângulo de contato, indicando maior molhabilidade, enquanto que os valores dos ângulos de contato foram aumentando à medida que o tempo de aspersão do filme aumentou. Vale a pena ressaltar que valores baixos de ângulo de contato, isto é, abaixo de 90º, caracterizam superfícies hidrofílicas e valores altos de ângulo de contato, acima de 90º, indicam superfícies hidrofóbicas3. Esses resultados indicam que há uma tendência de aumento da hidrofobicidade da superfície com o aumento da quantidade de material depositado na superfície. Adicionalmente, pode-se observar que com o aumento do tempo de aplicação do filme também é observado um maior desvio padrão dos resultados e isso pode estar associado com a menor homogeneidade dos filmes obtidos para os maiores tempos de aspersão.  As espessuras das camadas não foram medidas, mas conforme pode ser observado na Figura 1A, é possível ver a maior quantidade de material depositado na superfície com o aumento do tempo de aspersão. Esses resultados justificam os resultados obtidos por Carvalho (2022) que mostraram que os filmes com maior tempo de aspersão controlam mais a absorção de umidade por amostras de minério de ferro2. As medidas de ângulo de contato podem explicar os resultados obtidos por Carvalho (2022) e confirmar que há um aumento da hidrofobicidade das superfícies quando estas são revestidas com acetato de celulose.

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