Análises dos sistemas de microemulsão e emulsão O/A

3.5.1. Espalhamento de Raios-X e Baixo Ângulo-SAXS

A avaliação estrututal dos sistemas de microemulsão A/O foi realizada utilizando a técnica de espalhamento de raios X a baixo (SAXS- comprimento de onda 0,1-0,2nm). Esta técnica contém informações sobre a forma e o tamanho das estruturas, distâncias características de materiais parcialmente ordenados, tamanho dos poros, e outros dados. O

SAXS é capaz de fornecer informações sobre a estrutura de macromoléculas entre 5 e 25 nm, de distâncias de repetição em sistemas parcialmente ordenados de até 150 nm (Glatter, 2008).

As análises das microemulsão A/O foram realizadas utilizando uma câmara SAXS (SAXESS Anton Paar, Áustria), conectada a um gerador laboratorial de raios-X ISODEBYEFLEX 3003 (GE Inspection Technologies GmbH, Alemanha), com radiação de Cu Kα de comprimento de onda de 0,1542 nm, operado a 40 kV e 50 mA.

Os sistemas de microemulsão foram fechados em um capilar de quartzo com diâmetro externo de 1nm e esperssura de 10nm. Estes foram expostos ao feixe de luz por um período de 60 minutos, para todas as amostras e ensaios de branco com o solvente de cada amostra, determinando as curvas experimentais de espalhamento. A distância entre a amostra e o detector foi fixada em 700 mm, e a amplitude do vetor utilizado foi de 1,48 Å. O que permitiu realizar os experimentos com o ângulo de espalhamento definido pela Equação (3.4).

(3.4)

Em que λ é o comprimento de onda da radiação e 2 θ é o ângulo de espalhamento. O porta-amostra foi termostatizado, permitindo curvas de espalhamento a diferentes temperaturas (de 25 a 55ºC) a serem obtidas para cada sistema de microemulsão.

A intensidade de espalhamento I(q) para partículas monodispersas esféricas ou partículas globulares com anisometria baixa (razão entre os eixos maior e menor de um elipsóide esférico) em um meio é geralmente descrita por:

(3.5)

Onde:

n = Densidade numérica das partículas (número de partículas, n, por volume, v);

P(q) = Fator de forma da partícula;

S(q) = Função de interferência entre as partículas; q = O vetor de espalhamento

Assim, pode ser mostrado que a intensidade de espalhamento I(q) está relacionada à função de distribuição de distância dos pares p(r) da partícula, de acordo com a Equação (3.6) (Glatter et al.; 1982).

(3.6)

Desta forma, é possivel relacionar a intensidade do espalhamento, I(s) versus o módulo do vetor de espalhamento, s, obtendo assim um perfil de espalhamento que será caracteristico de cada amostra (Glatter & Kratky, 1982), demonstrado através do Log, I(s) na Figura 3.1.

Figura 3.1 - Os domínios de informação de um fator de forma de partícula.

Fonte: Schnablegger e Singh (2013)

O perfil das curvas de SAXS obtém por meio do tamanho médio e a inclinação final em ângulos maiores, a informação a respeito da estrutura da partícula que está relacionada com fator forma, P(r). Cada partícula tem um fator forma característica (Feigin & Svergun, 1987; Schnablegger & Singh, 2013). Como é mostrado na Figura 3.2.

Figura 3.2 - As principais características dos gráficos, que são indicativos para a forma da partícula.

Fonte: Schnablegger e Singh (2013)

3.5.2. Ângulo de contato

O procedimento experimental utilizando para medição do ângulo de contato é mostrado na Figura 3.3.

Figura 3.3 - Esquema do tensiômetro/goniômetro Krüss, DSA 100, indicando os acessórios para a medição do ângulo de contato.

Fonte: Nascimento, 2014.

Todas as medidas de ângulo de contato, a temperatura ambiente (25ºC) foi realizada utiliando um tensiômetro/goniômetro (Krüss, DSA 100). As amostras de aço 52100 foram

limpas previamente e em seguida o sistema de microemulsão foi gotejado no centro da amostra. As medições foram monitoradas usando uma câmera de alta resolução instalada no aparelho (25 quadros por segundo). Um difusor de LED com fundo branco foi usado como fonte de luz. Uma tela foi colocada entre a fonte de luz e a gota para minimizar o aquecimento e fornecer iluminação uniforme e bom contraste sem perda de massa durante a deposição. As imagens de cada gota foram monitoradas usando o software (DSA100) fornecido pelo fabricante, que calcula os ângulos de contato instantaneamente, gerando uma planilha de valores final do experimento.

3.5.3. Avaliação do desempenho tribológico do sistema de microemulsão

A capacidade de redução de atrito e anti-desgaste do sistema de microemulsão foi avaliado usando o equipamento High Frequency Reciprocating Rig (HFRR) da PCS Instruments, que é mostrado esquematicamente na Figura 3.4. Este consiste em um ensaio de movimento alternado para medir o atrito sob condições de lubrificação limite usando uma esfera no disco altamente tensionado. As condições de ensaios foram baseadas no padrão ASTM D6079-04 (ASTM, 2011).

Figura 3.4 - Diagrama esquemático do triboteste HFRR.

Fonte: Farias, 2011.

A esfera de aço desliza contra o disco de aço com um comprimento de curso de 1 ± 0.02 mm a uma frequência de 50 ± 1 Hz e uma velocidade de deslizamento de 0.01 m/s durante 75 ± 0.1 min. A esfera e o disco em contato estão totalmente submersos em 2.0 ± 0.2 mL de lubrificante com carga normal de 2.0 ± 0.01 N. A temperatura do lubrificante foi mantida a 60 ± 1°C. A pressão de contato foi de 1.4 GPa, caracterizando um regime de

lubrificação limite. O coeficiente de atrito foi medido por um transdutor de força piezoelétrico. A resistência de contato (Ω) entre os corpos de prova de atrito foi medida pela técnica de resistência de contato elétrico (ECR). O par tribológico (esfera e disco) foi limpo por imersão em acetona por 7 minutos usando um banho ultrassônico e em seguida seco com ar quente. Os ensaios foram realizados em triplicata a fim de fornecer valores médios de coeficiente de atrito e diâmetro da escara de desgaste (WSD) relatado neste estudo. Após o ensaio, as dimensões da escara de desgaste formada na superfície da esfera foram medidas por um microscópio óptico com aumento de 100 vezes, obtendo o diâmetro da escara de desgaste (WSD). Valores altos de WSD indicam um desgaste maior da esfera e, portanto, menor lubricidade do fluido. Os padrões que avaliam a lubricidade de um lubrificante consideram apenas o diâmetro da escara de desgaste calculada a partir de seu tamanho (X e Y) analisado em microscópio ótico. Portanto, é importante analisar a imagem da esfera após o ensaio HFRR.