Emulsão alquídica: estudo do processo de inversão e do uso de um emulsionante biodegradável sobre as propriedades físico-químicas

Abstract

A tendência atual na área de revestimentos é a utilização de materiais que contribuam para a redução do conteúdo orgânico volátil dos produtos. Uma área em desenvolvimento é a que busca a preparação de emulsões alquídicas que ofereçam as propriedades necessárias e com custos atrativos para substituir as resinas alquídicas a base de solvente empregadas atualmente. Este trabalho estudou a relação de variáveis de composição e de processo que possam produzir emulsões estáveis empregando o processo de emulsionamento por inversão de fase. Este processo é largamente empregado no preparo de emulsões em diversas áreas, sendo também o método adequado para emulsões poliméricas utilizadas em revestimentos e adesivos. O emulsionante é um dos elementos chave do emulsionamento. No entanto, é conhecido também que variáveis de processo e relacionadas ao polímero possuem grande influência. Normalmente no estudo das variáveis os experimentos são conduzidos de modo a avaliar os resultados isoladamente. Este trabalho utilizou um delineamento de experimentos fatorial para a análise do teor de emulsionante, proporção de emulsionante iônico e não iônico (de origem sintética) e velocidade de adição de água. Os resultados mostram que o teor de emulsionante é o fator de maior influência sobre o tamanho de partícula, estabilidade e volume de inversão. Adicionalmente, a relação existente entre o teor total e a proporção também é de relevância significativa. A avaliação do uso de um emulsionante biodegradável a base de polissacarídeo em substituição aos emulsionantes convencionais demonstrou que a inversão apenas ocorreu quando o polissacarídeo foi incorporado na forma líquida ao polímero e em combinação com o emulsionante não iônico sintético, havendo um desempenho inferior ao sistema tradicional em relação às mesmas propriedades.

The current trend in coatings area is the use of materials that can contribute to the reduction of volatile organic content of the products. Therefore, an important research area regarding alkyd studies is the one that seeks the development of alkyd emulsions with properties and cost that can compete with solvent borne alkyds used currently. The aim of this work is to study how process and composition variables affects the physicochemical properties of an alkyd emulsion prepared by phase inversion. The phase inversion process is largely used to produce emulsions in many areas and it is also used to produce polymeric emulsions for coatings and adhesives applications. The emulsifier is a key element in the emulsion system, although process variables and properties of the polymer also contribute for the emulsion performance. Normally, studies are conducted evaluating one variable at time. The aim of this work was to apply a factorial design in order to evaluate three variables on the physicochemical properties of emulsions: effect of the concentration of the emulsifier, ratio between ionic and non-ionic emulsifiers (synthetic emulsifiers) and water addition velocity. The results show that the total concentration of emulsifiers plays the major role in the inversion process, but also that exist a relationship between the total emulsifier concentration and the ratio between types of emulsifiers used. Additionally, experiments were held to evaluate the performance of a biodegradable emulsifier, polysaccharide based, replacing synthetic ones. It was found that inversion only occurred when polysaccharide was used in the liquid form and in combination with the synthetic non-ionic emulsifier. The results indicate that poorer emulsions are obtained using the biodegradable emulsifier compared to conventional system regarding to particle size and stability.