INFLUÊNCIA DOS ÍONS ZINCO E MAGNÉSIO NO
COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA MISTURA ENTRE
CARBOXIMETILCELULOSE E AMIDO
Tiago G. Rohr 1, Maryana C. Lopes 2 Renata P.Rios 3, Paulo J. Oliveira 4*
1
Departamento de Engenharia Química da UFRRJ –[email protected]; 2 Departamento de Engenharia Química
da UFRRJ; 3 Departamento de Engenharia Química da UFRRJ; 4*Departamento de Engenharia Química da UFRRJ ,
CEP 23851-970 Km 47 Seropédica/[email protected].
Influence of Zn and Mg on the rheological behavior of CMC/starch blends
viscosidade (Pa.s)
The effect of zinc and magnesium ions on rheological behavior of the CMC/starch blends was investigated using
Brookfield rheometer. The viscosity of blends with and without íons decreased with increase of starch on blend. The
results of viscosity of this blends shown deviations from ideal behavior. For 50/50 blend, the addition of ions changes
the interaction between CMC/starch.
foi de 26,6ºC. O modelo da Lei da potência e de misturas
perfeita (comportamento ideal) foram utilizados no estudo
Introdução
do comportamento reológico das misturas, equações 1 e 2
A preparação de misturas poliméricas utilizando
respectivamente.
polímeros hidrofílicos é de grande importância
industrial devido, basicamente, a sua capacidade de
(1) τ = k. γ n
absorver grandes quantidades de líquidos, tais como a
(2) η sp = w1 ( η )1 + w2 ( η)2
água e orgânicos polares1. Geralmente, um bom gel
caracteriza-se por combinar grande capacidade de
inchamento com alta resistência mecânica2. No caso de
τ tensão de cisalhamento (Pa); γ taxa de cisalhamento (s-1),
misturas poliméricas é importante que a mistura gel
k índice de consistência do fluido (Pa.s n) e n é o índice de
comportamento do fluido; η é a viscosidade do fluido
apresente boa estabilidade dimensional e não apresente
(Pa.s) e os índices 1 e 2 referem-se aos componentes da
separação de fases. As propriedades desses materiais
mistura.
dependem fundamentalmente das características
individuais de cada substância e do peso molecular2.
Nesse sentido as propriedades reológicas e
Resultados e Discussão
termodinâmicas dessas misturas podem fornecer
informações que permitam estimar as propriedades do
A Figura 1 mostra a variação da viscosidade de acordo
gel3 Em se tratando de soluções ou misturas contendo
com a composição da mistura.
sais ou metais a predição das propriedades do gel
torna-se mais difícil devido os vários tipos de
interações inter e intramoleculares presentes na
20
mistura.
18
Neste trabalho o comportamento reológico da mistura
16
entre carboximetilcelulose e amido, puras e contendo
14
metais zinco e magnésio, foi estudado de forma obter
12
informações sobre a miscibilidade da mistura e as
10
características não newtonianas desses fluidos.
8
Experimental
Carboximetilcelulose (CMC) procedência Quimesp. As
misturas foram preparadas em Becker de 500 ml
variando a proporção CMC/amido, após a
homogeneização as misturas foram autoclavadas a
100ºC e 1,3 Kgf/cm2, 20 minutos. O amido, óxido de
zinco e magnésio PA procedência Vetec. S.A. O ensaio
reológico foi realizado em um reômetro Brookfield
modelo LVT- (Brookfiel Enginnering Laboratories.
MA, USA) usando spindle 2. A temperatura do ensaio
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
Teor de amido (g)
Figura 1. Variação da viscosidade com a composição da mistura
CMC/amido puro, (o) ponto experimental, (■) modelo teórico.
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Como esperado, a viscosidade da mistura diminui com
o aumento do teor de amido na mistura, pois o amido é
menos viscoso do que o CMC. No entanto, percebe-se
a ocorrência de uma queda brusca da viscosidade entre
as composições contendo 40 e 50% de amido. Este
comportamento pode ser associando à morfologia da
mistura, mudança de estruturas dispersas e
cocontínuas.
Na Figura 1, nota-se também a presença de uma função
linear que corresponde ao valor de viscosidade
considerando o modelo de mistura perfeita. Nota-se
que os valores experimentais de viscosidade
encontram-se abaixo dos valores estimados pela
equação 2. Este resultado pode ser atribuído a presença
de forças de repulsão entre os polímeros ocasionando
uma diminuição no volume hidrodinâmico e por
conseqüência , uma diminuição da viscosidade.
12
Conclusões
10
Viscosidade (Pa.s)
e o amido. Este resultado mostra que as misturas contendo
MgO apresentam uma maior estabilidade dimensional por
conta de uma maior interação polímero-polímero. É
importante destacar que a estabilização do gel é uma das
características importantes para uso tecnológico desse
material. Como comentado anteriormente, o papel desses
íons em solução e na matriz polimérica é de difícil
quantificação, entretanto, atualmente nosso grupo de
pesquisa vem tentando elucidar o papel desses íons na
interação polímero-polímero valendo-se de ensaios
experimentais por condutivimetria.
Para teores um pouco acima de 1g de ZnO e MgO
observa-se uma diminuição da viscosidade seguida de uma
aumento deste valor. Este comportamento pode ser
atribuído à presença de interações competitivas entre os
íons-polímero e polímero-polímero. Um estudo mais
detalhado a cerca dos efeitos quantitativos dessas
interações merecem maiores investigações científicas e,
por isso serão objetos de futuros trabalhos.
8
6
ZnO
4
2
MgO
0
0
1
2
3
Teor de Ions (g)
Figura 2. Variação da viscosidade com a quantidade de ZnO e MgO
na mistura 50/50 CMC/amido.
A Figura 2 mostra a variação da viscosidade em função
do teor de íons na mistura. Nota-se claramente, a
presença de diferentes tipos de interações presentes na
mistura. Em todas as composições estudadas observase um aumento da viscosidade em relação à mistura
pura, indicando a presença de interações associativas
entre os grupos carbonila e os íons Zn e Mg. É
importante destacar que a presença de MgO produz
alterações significativas na viscosidade da mistura,
quando comparado com o ZnO, sugerindo uma maior
interação com o polímero. Resultados experimentais de
bancada mostraram que as misturas CMC/amido
contendo Mg O não apresentaram separação de fases
durante os 4 mês de análise, enquanto que as misturas
contendo ZnO apresentaram discreta separação de
fases e, a pura, uma separação de fase total entre CMC
Os resultados obtidos nesse trabalho mostraram ser
possíveis a obtenção de gel, com características reológicas
diferenciadas a partir de misturas poliméricas. Os
resultados de reologia indicaram uma alteração no
comportamento não-newtoniano com a presença de íons
na mistura, por conta dos efeitos associativos desses íons
com os grupos funcionais presentes nos polímeros. Para
aplicações em que se faz necessária uma boa estabilidade
dimensional do gel, uso adequado de íons na mistura pode
consagrar-se como uma ferramenta importante para
alcançar esta propriedade.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq, CAPES, FAPERJ, pelo
apoio financeiro e à Nitriflex, EMBRAPA, e L’OREAL
pelas amostras poliméricas e análises.
Referências Bibliográficas
1.
W. Oppermann, Polyelectrolyte Gels- preparation
and application, Ronald S. Haraland and Robert K.
Prud’homme, Ed. ACS , Washigton, DC, , 1992, cap
10, 150.
2. P.J.Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell
University Press: NY, 1953.
3. W. Oppermann, Angew, Makromol.Chem. 1984, 123,
229.
Anais do 8o Congresso Brasileiro de Polímeros
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