Análise da dispersão CNC/sílica durante a primeira etapa de

5.7.1.1 Perfis de transmitância e análise da estabilidade

Para análise do comportamento e estabilidade das dispersões CNC/sílica de Stöber durante a centrifugação, esta etapa foi reproduzida no equipamento LUM de maneira análoga ao processo de centrifugação realizado a 338 g na centrífuga

comum (descrita no item 3.5.3). Após o término da síntese e da remoção de etanol por 3 h, uma alíquota de 1,5 mL da dispersão foi transferida para a cubeta de policarbonato e centrifugada no Lum a 338 g durante 2 h. Esta dispersão foi nomeada de amostra 1.

Analisando a Figura 26, que apresenta os perfis de transmitância ao longo da cubeta da Amostra 1 (descrita no item 3.5.4), observa-se que, inicialmente, os perfis são mais espaçados uns dos outros e que ocorre uma queda abrupta da transmitância, indicando separação de fases. Nota-se também que, ao longo do tempo, as curvas dos perfis de transmitância vão se aproximando umas das outras até a completa superposição de todos os perfis (as curvas verdes representam os últimos perfis obtidos). Este tipo de perfil é característico do processo de floculação (também representado na Figura 26). Sendo assim, pode-se afirmar que, nesta amostra, a floculação é elevada e ocorre rapidamente, pois já nos primeiros perfis houve queda abrupta da transmitância e diminuição da distância entre as curvas consecutivas [52].

Figura 26. Perfis de transmitância da dispersão CNC/sílica de Stöber após termino da reação e remoção do etanol (Amostra 1).

Para melhor entendimento do processo de floculação e visualização dos perfis de transmitância, os mesmos foram separados em três intervalos de tempo;

além disso, selecionou-se uma menor quantidade de perfis para serem apresentados. Na Figura 27 estão apresentados alguns perfis após 3 min de centrifugação, na Figura 28 estão alguns perfis após 18 min de centrifugação e na Figura 29estão alguns perfis após 2h de centrifugação.

Analisando a Figura 26, verifica-se que os primeiros perfis são bastante afastados uns dos outros, porém, já nos últimos perfis mostrados nesta figura é possível observar o início do processo de floculação, pois a distância entre as curvas começa a diminuir. Diante disso, pode-se inferir que após 3 min de centrifugação a dispersão CNC/sílica já estava em processo de floculação.

Na Figura 27, observa-se que as curvas de perfis já estavam muito próximas umas das outras e na Figura 28, houve a completa superposição dos perfis, indicando separação total de fases e consolidação da formação dos flocos.

Figura 27. Perfis de transmitância após 3 min de análise da dispersão CNC/sílica de Stöber após reação e remoção do etanol (Amostra 1).

Figura 28.Perfisde transmitância após 18 min de análise da dispersão CNC/sílica de Stöber após reação e remoção do etanol (Amostra 1).

Figura 29. Perfis de transmitância após 2h de análise da dispersão CNC/sílica de Stöber após reação e remoção do etanol (Amostra 1).

O processo de separação de fases também pode ser visualizado pelo gráfico de estabilidade (Figura 30), o qual apresenta o índice de instabilidade em função do tempo.

Figura 30. Curva de estabilidade da dispersão CNC/sílica de Stöber após termino da reação e remoção do etanol (Amostra 1).

O índice de instabilidade é um parâmetro que analisa a separação de fases em dispersões, sendo que valores próximos de 1 indicam completa segregação e menor estabilidade, enquanto que valores próximos de zero, demonstram que não houve separação de fases e que a dispersão tem elevada estabilidade [56].

Analisando a Figura 31 observa-se que o índice de instabilidade aumenta rapidamente para, aproximadamente, 0,65 em curto intervalo de tempo (cerca de500 s), indicando que a dispersão é instável e apresenta rápida separação de fases. Após 4000 s, esta segregação foi finalizada, pois o índice de instabilidade atingiu o valor de 0,789 e se manteve constante até o final da análise.

Após o término da centrifugação observou-se, visualmente (Figura 31) e pelos perfis de transmitância (Figura 26) que houve completa separação de fases, porém, o índice de instabilidade não atingiu o seu valor máximo. Isto pode ter ocorrido devido ao fato de que algumas pequenas partículas permaneceram na fase mais translúcida, assim, neste caso a separação de fases não foi completa; ou também, que o índice de instabilidade não atingiu seu valor máximo, pois o tempo de análise não foi suficiente para isso. Neste caso, se a análise fosse mantida durante um longo intervalo de tempo, por exemplo, durante dias, o valor deste índice poderia ter atingido o valor máximo.

Figura 31. Fotos da Amostra 1 antes (a) e depois (b) da centrifugação no LUM.

Analisando a Figura 31 a, verifica-se que a dispersão possuia uma coloração opaca e, diante disso, pode-se inferir que esta amostra já estava floculada antes de iniciar a etapa de centrifugação e que esta etapa acelerou o processo de floculação dos agregados de CNC modificados com CTAB.

5.7.1.2 Distribuição de tamanho de partículas

Como mencionado anteriormente, o equipamento é capaz de medir a distribuição de tamanho das partículas de acordo com o perfil de transmitância. Porém, para o caso de formação de flocos existe uma limitação do equipamento em realizar esta análise, pois, apesar dos flocos se moverem com velocidade idêntica, eles estão constantemente se rearranjando. Assim, o equipamento não é capaz de distinguir o rearranjo destes flocos e o real tamanho dos mesmos. Desta forma, como a amostra 1 já estava em processo de floculação nos primeiros minutos da centrifugação, utilizou-se somente os perfis apresentados na Figura 27 para determinar de forma qualitativa o tamanho das partículas, uma vez que nestes perfis a floculação ainda não era tão intensa.

Figura 32. Distribuição do tamanho de partículas da dispersão CNC/sílica de Stöber após reação e remoção do etanol (amostra 1).

Na Figura 32 nota-se que o tamanho médio das partículas calculado pelos perfis após 3 min de centrifugação foi de 1300 ±160 nm.

5.7.2 Análise da dispersão CNC/sílica durante a segunda etapa de