Artigo Tecnico - Tensoativos

Artigo Tecnico - Tensoativos

(Parte 1 de 5)

Artigo Técnico

ART TV007 – 08/03

André L.C. Silva, Elisabete Ponzetto e Fábio Rosa Oxiteno S/A Indústria e Comércio

1. CONCEITOS GERAIS

Para entender a atuação do tensoativo, independentemente da aplicação e da área de interesse, é preciso conhecer as características destas moléculas, que conferem propriedades diferenciadas aos meios nos quais agem, quando comparadas a outras moléculas não tensoativas.

Um tensoativo pode ser definido como uma substância que tem, na mesma molécula, grupos polares (hidrófilos), que têm afinidade com água, e grupos apolares (hidrófobos), sem afinidade com água (por exemplo, tem afinidade com óleos).

Grupos Polares e Apolares Presentes no Tensoativo

Dentre os grupos apolares presentes na molécula, destacam-se as cadeias carbônicas com mais de 10 átomos de carbono e os anéis aromáticos.

Quanto aos grupos polares pode-se destacar:

Hidroxilas - OH

Aminas - NH2 Carboxilas - COO

Nos grupos polares iônicos a afinidade com água provém da presença de cargas na molécula, e nos grupos polares não iônicos a afinidade com água provém da formação de pontes de hidrogênio com a porção hidrófila.

Grupo Hidrófilo - Solúvel em água

Grupo Hidrófobo - Solúvel em óleo

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2. OBJETIVO DO TENSOATIVO

“Agir como conciliador entre compostos sem afinidade, pela alteração da tensão superficial”

Esta definição é comum sempre que se fala sobre os efeitos de tensoativos. Segundo os conceitos envolvidos e a área de aplicação, existem inúmeras classificações e nomenclaturas para um tensoativo, de acordo com o principal efeito observado. Há nomes diferentes para classificar um mesmo efeito, conforme mostra o quadro a seguir.

Emulgador Surfactante Espumante Dispersante Desengraxante Espalhante Umectante Lubrificante Emoliente

Detergente Antiestático Penetrante Antiespumante Amaciante Solubilizante

Qualquer que seja a classificação, o efeito que se observa é o de conciliação entre compostos sem afinidade, quer sejam líquidos imiscíveis, sólidos e líquidos, quer sejam líquidos e gases, ou gases e sólidos.

A dispersão aquosa de pigmentos orgânicos só é possível com a adição de tensoativos.

Na polimerização em emulsão de monômeros vinílicos ou de monômeros acrílicos, é necessário adicionar tensoativos para compatibilizar e estabilizar o sistema emulsionado.

3. MECANISMO DE AÇÃO DOS TENSOATIVOS

Para entender a ação de um tensoativo vamos, primeiramente, analisar a distribuição do tensoativo numa solução aquosa e o efeito na tensão superficial, através da seguinte representação esquemática.

Tensão superficial Concentração (log C)

Um tensoativo, devido à dupla característica de afinidade presente na molécula, tende a se concentrar na interface de um sistema. A molécula com a parte hidrófila orienta-se voltada para água, e a parte hidrófoba orienta-se voltada para o ar ou outra substância que tenha pouca afinidade com a água, como um pigmento. Esta característica de orientação da molécula é a principal diferença dos tensoativos em relação a outros solutos, como os sais inorgânicos que tendem a se distribuir igualmente por toda a solução.

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A adição de tensoativos à água tende a saturar todas as interfaces (situações B e C), de modo que a partir de uma concentração denominada Concentração Micelar Crítica (CMC) há a saturação do meio e a formação de micelas (situação D).

A micela é a forma que o tensoativo assume para melhorar a estabilidade na solução colocando, voltadas para o mesmo lado, as cadeias hidrófobas; e voltadas para a água, as cadeias hidrófilas.

4. TENSÃO SUPERFICIAL (TS)

A tensão superficial pode ser definida como: “A energia necessária para perturbar, distender ou perfurar uma superfície”.

Para entender melhor este conceito, vamos observar o desenho abaixo:

Desenho esquemático de uma gota em formação

Ao observar uma gota de líquido, verificamos que as moléculas no interior da gota estão envolvidas por outras moléculas da mesma substância. As forças intermoleculares estão equilibradas, uma vez que atuam em todas as direções.

Entre as moléculas de um fluido existem forças de atração e repulsão, as chamadas forças intermoleculares, como as pontes de hidrogênio, interações Dipolo-dipolo e as forças de Van der Waals.

Entretanto, as moléculas presentes na superfície não estão totalmente envolvidas por moléculas da mesma espécie, estão sob efeito de uma força intermolecular resultante, que origina a chamada Tensão Superficial (TS), que pode ser mais bem compreendida se imaginarmos que existe uma película sobre o fluido, assim como a pele sobre o corpo. No gráfico da TS associada à concentração de tensoativo pode-se notar o efeito de redução da TS pela adição deste tipo de produto.

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A tabela abaixo permite comparar a TS de diversas substâncias e o efeito do tensoativo numa solução aquosa.

Podemos notar que a adição de Nonilfenol etoxilado com 9,5 moles à água proporciona uma redução significativa da TS, efeito necessário para facilitar a molhablidade.

Comparando com a água, podemos observar que os líquidos orgânicos têm uma TS bastante inferior, devido à presença de ligações intermoleculares fracas (Dipolo-dipolo e Van der Waals), enquanto que na água as forças são de elevada intensidade

(devido às pontes de hidrogênio).

O acerto da TS permite melhorar o nivelamento e a prevenção de alguns defeitos observados na aplicação de tintas. Diferenças na

tensão superficial provocam movimentação da tinta nas regiões onde a TS é menor para regiões onde é maior. Os problemas tendem a se agravar

na medida em que o filme inicia o processo de secagem e cura.

É importante considerar as Tensões Superficiais dos solventes e resinas para se alcançar o desempenho adequado de uma tinta. Como os solventes apresentam TS muito inferior à da água, sua utilização na formulação também permite reduzir a TS das tintas.

A tabela anterior mostra, ainda, o exemplo ilustrativo do mercúrio, que tem uma tensão superficial muito elevada devido à força da ligação metálica.

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