Quando se desenvolve um produt o específico para um a det erm inada aplicação, a avaliação das suas propriedades é um passo im port ant e. Serve de suport e à avaliação da necessidade de reform ulação com vist a à opt im ização do produt o face a requisit os pré- est abelecidos. A caract erização das propriedades das PUD é feit a norm alm ente em t rês est ágios diferent es: direct am ent e sobre a dispersão, film e produzido e avaliação do desem penho do produt o na aplicação final ( figura 37) . No desenvolvim ent o do produt o avaliam - se sobre a dispersão: t eor de sólidos, viscosidade, pH, est abilidade térm ica, est abilidade na presença de elect rólit os, estabilidade no arm azenam ento e t am anho de partícula. O film e é frequent em ente caract erizado por espect roscopia de I nfraverm elho
com Transform ada de Fourier ( FTI R) , quant o à m assa m olecular do polím ero por Crom at ografia de Exclusão de Tam anho ( SEC) e por Calorim et ria de Varrim ent o Diferencial ( DSC) para avaliação do com port am ent o t érm ico. O desem penho das PUD é avaliado através de testes m ecânicos específicos para cada um a das aplicações.
No presente t rabalho opt ou- se por focar em part icular a caract erização da dispersão. O grupo de invest igação em que est e t rabalho foi realizado est á m ais vocacionado para a sínt ese e são tam bém est as as propriedades de m aior relevo na ficha t écnica do produt o. A avaliação dest as propriedades é ut ilizada com o ferram ent a de apoio ao desenvolvim ento/ optim ização do produto.
A m aioria dos procedim ent os aplicados é baseada em norm as europeias específicas para a caract erização de adesivos de base aquosa, nom eadam ent e: t eor de sólidos ( EN 827: 1996) , viscosidade ( EN 12092: 2001) e pH ( EN 1245: 1998) . A recolha das am ost ras de PUD deve ser feita de acordo com o descrit o nas norm as EN 2066: 1997 e EN 1067: 1997, de form a a garant ir um a am ost ragem reprodut ível e represent at iva. Os procedim ent os de avaliação da est abilidade das dispersões foram adapt ados da literatura: est abilidade na presença de elect rólit os ( Perez- Lim iñana et al., 2007) e estabilidade térm ica ( Wei et al., 1998) . A est abilidade ao arm azenam ent o foi realizada por observação periódica da dispersão. No caso da det erm inação do t am anho de part ícula, aplica- se o procedim ent o específico do equipam ent o ( Coulter LS230) . Est e t ipo de análise não existe no nosso laboratório tendo sido efectuado na FEUP.
Caract erização da dispersão
Teor de sólidos Viscosidade
pH Est abilidade Tam anho de partícula
Caract erização dos film es FTI R
DSC ( est udo t érm ico) SEC
Desem penho na aplicação final
Test es m ecânicos ( específicos do t ipo de
aplicação final) Caract erização da dispersão
Teor de sólidos Viscosidade
pH Est abilidade Tam anho de partícula
Caract erização dos film es FTI R
DSC ( est udo t érm ico) SEC
Desem penho na aplicação final
Test es m ecânicos ( específicos do t ipo de
aplicação final)
Determ inação do teor de sólidos
O t eor de sólidos depende direct am ent e do volum e de água adicionado na inversão de fases. O t eor de sólidos das PUD sit ua- se, habit ualm ent e num a gam a com preendida entre 35 a 50% . A det erm inação do t eor de sólidos é realizada de acordo com o procedim ent o descrit o na norm a europeia EN 827: 1996 ( Anexo I , P1) . O procedim ent o consist e basicam ent e em pesar um a det erm inada quant idade de dispersão, seguindo- se da secagem para evaporar o solvent e. Após a secagem , a am ost ra é ret irada da est ufa e int roduzida num exsicador para m inim izar o cont act o com hum idade. Após at ingir a t em perat ura am bient e, a am ost ra é pesada em int ervalos de 30 m inut os at é obt er 3 valores consecutivos com diferença entre si inferior a 3 m g ( figuras 38 e 39) .
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 Tem po (m inutos) M as sa d e am o st ra (g )
Figura 38. Evolução da m assa de am ostra na determ inação do teor de sólidos de um a PUD.
1. I nt rodução de 1 gram a de PUD num a placa de petri.
2. I ntrodução da am ostra na estufa ( 100 º C, 30 m inut os)
3. I ntrodução da am ostra seca no exsicador
4. Pesagem da am ostra até m assa const ant e
Determ inação da viscosidade
A viscosidade da PUD depende direct am ent e do t am anho de part ícula e influencia o m anuseam ent o do produt o e a capacidade de form ação do film e, afect ando consequentem ent e o desem penho do produt o na aplicação final. Por est e m ot ivo, a viscosidade das PUD varia em gam as alargadas, dependendo directam ente da aplicação a que se destinam . A m edição da viscosidade é realizada de acordo com o procedim ent o descrit o na norm a europeia EN 12092: 2001 ( Anexo I , P2) . A m edição é feit a nas condições definidas na norm a e é repet ida para a m esm a am ost ra at é que não existam diferenças entre duas m edições consecutivas superiores a 3% ( figuras 40 e 41) .
1. I ntrodução da am ostra de PUD no com partim ento de am ost ragem do viscosím et ro.
2. I nst alação do spindle e início da m edição da viscosidade.
Figura 40. Determ inação da viscosidade de um a PUD.
24 24.5 25 25.5 26 26.5 0 5 10 15 20 25 30 35 Tempo (minutos) V is co si d ad e (m P a. s) Medição1 Medição 2
Determ inação do pH
O pH da PUD depende direct am ent e do t eor de am inas livres exist ent es na dispersão. Apesar do seu valor poder ser afect ado pela am ina ut ilizada com o agent e de neutralização, geralm ente reflect e a eficiência da ext ensão de cadeia. Valores de pH elevados indicam que exist e am ina por reagir na dispersão. Por est e m ot ivo o valor de pH ideal deve situar- se na gam a 7- 8. A m edição do pH da dispersão é feit a de acordo com a norm a EN 1245: 1998 ( Anexo I , P3) . A repet ição da m edida é feit a at é obt er dois valores concordantes.
Estabilidade na presença de electrólitos
As PUD do t ipo iónico são est abilizadas por um a cam ada eléct rica dupla que envolve as partículas. A adição de elect rólit os fort es dest abiliza os grupos iónicos e origina a coagulação das part ículas destruindo de form a irreversível dispersão ( a coagulação é irreversível) . Est a análise perm it e avaliar o com port am ent o da dispersão no caso de ocorrer cont am inação durant e arm azenam ent o e t am bém durant e a aplicação, caso o subst rat o tenha elect rólit os. O volum e de solução de elect rólit o adicionado est á direct am ent e relacionado com o t eor de grupos iónicos present es na PUD. A avaliação da estabilidade na presença de electrólitos é feita de acordo com um procedim ento adoptado da lit erat ura ( Perez- Lim iñana et al., 2007) ( Anexo I , P4) . Adiciona- se a solução de elect rólit o à dispersão diluída at é que se observem alt erações da sua est abilidade. As alt erações habit ualm ent e observadas são a form ação de coágulos individuais dist ribuídos pela dispersão ou a coagulação total ( figura 42) .
1. Aspect o da dispersão original 2. Det alhe 1 de um a dispersão coagulada
3. Det alhe 2 de um a dispersão coagulada
Estabilidade térm ica
A avaliação da est abilidade t érm ica é um a form a de prever o com port am ent o da PUD no arm azenam ent o em condições extrem as de t em perat ura. Norm alm ente são indicadas na ficha t écnica do produto as condições ideais de arm azenam ent o e a tem perat ura m ínim a a que devem ser arm azenadas. No t est e desenvolvido subm ete- se um a am ostra de PUD a ciclos de t em perat ura de acordo com o procedim ent o P5 do Anexo I ( Wei et al., 1998). As alt erações regist adas geralm ent e correspondem ao aum ent o de viscosidade da dispersão, coagulação e separação do polím ero da água ( figura 43) . Est e t est e é norm alm ent e ut ilizado no nosso laborat ório para prever a est abilidade das dispersões por com paração com PUD com erciais adopt adas com o padrão. Est a é um a ferram ent a út il para utilizar no desenvolvim ento do produto.
1. Aspecto da am ostra inicial de PUD. 2. Aspect o da am ost ra de PUD no final de 1 ciclo de tem peratura.
Figura 43. Avaliação da estabilidade térm ica de um a PUD.
Estabilidade no arm azenam ento
A est abilidade ao arm azenam ent o é avaliada por observação da dispersão produzida ao longo do t em po regist ando as alterações observadas. Est es est udos podem ser considerados com plem ent ares ao t est e de est abilidade a ciclos de t em perat ura. Est es últ im os dão- nos um a previsão do com port am ent o da dispersão, cont udo, o t em po durant e o qual a dispersão se m ant ém est ável deve ser det erm inado com base nest e t est e. De not ar t am bém que a est abilidade da dispersão vai depender das condições em que é arm azenada. De acordo com as fichas técnicas das PUD, o período de est abilidade é de cerca de 6 m eses sob det erm inadas condições de arm azenam ent o. Por exem plo, para o produto Alberdingk U3251, a duração é de 6 m eses se arm azenada num contentor fechado abaixo de 25 º C e nunca at ingindo t em perat uras inferiores a 5 º C. A avaliação da est abilidade no arm azenam ento é feit a através da observação periódica ( de 2 em 2 sem anas) das dispersões a part ir da dat a de sínt ese ( PUD produzida no laborat ório) ou
da recepção do produt o ( PUD com ercial) , regist ando- se as alt erações det ect adas. As alterações visíveis habitualm ente regist adas são:
Aum ent o de viscosidade da dispersão, geralm ent e associada à coagulação das partículas.
Form ação de depósit os, associados à dest abilização das part ículas em dispersão e consequente form ação de aglom erados de pequena a grande dim ensão que se depositam na base do recipiente ( figura 44) .
1. Aspecto de um a PUD estável. 2. Aspecto de um a PUD instável form ação de depósitos.
Figura 44. Avaliação da estabilidade de duas PUD no arm azenam ento.
Tam anho de partícula
A det erm inação do t am anho de part ícula segue o procedim ent o específico do equipam ento ( Coulter LS230) . Est e t ipo de análise não exist e no nosso laborat ório t endo sido efect uado na FEUP. A dist ribuição de t am anho de part ícula de um a PUD est á direct am ent e relacionado com o t eor de em ulsionant e int erno, grau de neut ralização dos grupos iónicos e velocidade de agit ação na et apa de dispersão. A t ít ulo ilust rat ivo, apresentam - se nas figuras 45 e 46, as distribuições em núm ero e volum e para as dispersões Alberdingk U3251 e Dispercoll U56, respect ivam ente.
0 5 10 15 20 25 30 35 0.01 0.1 1 10
Tamanho de Partícula (um)
D is tr ib u iç ão em N ú m er o (% ) 0 5 10 15 20 25 30 35 0.01 0.1 1 10
Tamanho de Partícula (um)
D is tr ib u iç ão em V o lu m e (% )
Figura 45. Distribuição de tam anho de partícula em núm ero e volum e da dispersão Alberdingk U3251.
0 5 10 15 20 25 0.01 0.1 1 10
Tamanho de Partícula (um )
D is tr ib u iç ão em N ú m er o (% ) 0 2 4 6 8 10 12 0.01 0.1 1 10
Tam anho de Partícula (um)
D is tr ib u iç ão em V o lu m e (% )
Figura 46. Distribuição de tam anho de partícula em núm ero e volum e da dispersão Dispercoll U56.