Síntese das Microcápsulas e a Distribuição Granulométrica

As seleções apropriadas de parâmetros no processo são importantes para o controle de preparação de microcápsulas, incluindo o pH, temperatura, tipo e concentração de surfactante e velocidade de agitação, que podem influenciar nas suas características e na autorregeneração da matriz de epoxídica (YUAN et al., 2008b). Neste contexto foram desenvolvidas microcápsulas modificando o método original de síntese de microcápsulas como a alteração da taxa de agitação e a utilização do surfactante etileno anidrido maléico (EMA) em substituição ao surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), sendo possível obter microcápsulas similares nos dois tipos de surfactante, com a vantagem do SDS ser mais barato e de fácil acesso. Além disso, a produção de microcápsulas usando SDS apresentaram estabilidade de armazenamento, excelente resistência a solventes e uma resistência mecânica adequada em relação a EMA (YUAN et al., 2008b). Alguns desses

122 resultados podem ser vistos no Anexo C, que apresenta o artigo publicado com a avaliação de alguns parâmetros de produção das microcápsulas.

As microcápsulas de PUF produzidas utilizando o método modificado de Brown et al, 2003 descrito na metodologia, foram obtidas com taxa de agitação modificada para 500 e 800rpm e surfactante EMA substituído por SDS. Optou-se em sintetizar as microcápsulas com o surfactante SDS em vez do EMA, pois as microcápsulas preparadas usando surfactante (SDS) apresentaram estabilidade de armazenamento, excelente resistência a solventes e uma resistência mecânica adequada. O rendimento da síntese é maior do que usando outros surfactantes, devido ao SDS ser estável em soluções alcalina ou neutra e soluções ácidas fracas (YUAN et al, 2008b). O fator custo do surfactante foi fator relevante, pois o surfactante EMA é bem mais caro em relação ao SDS.

As microcápsulas ocas de PUF foram produzidas inicialmente com taxa de agitação de 500rpm utilizando como surfactante o SDS. A Fig. 31 apresenta a visão geral das microcápsulas ocas obtidas por meio da análise de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG).

123 Figura 31:Micrografias das microcápsulas ocas (MEV-FEG) obtidas sob agitação de 500rpm.

Fonte: produção do próprio autor.

As microcápsulas ocas de PUF sintetizadas a 500rpm foram analisadas por meio da difração a laser para avaliar a distribuição granulométrica da microcápsulas. Na Figura 32 é possível observar a distribuição de tamanhos das microcápsulas com agitação mecânica de 500rpm para 6 réplicas. Estas apresentam uma distribuição de tamanho das partículas bimodal, e o tamanho das microcápsulas apresenta diâmetro mais frequente (moda) variando de 300 μm a 400μm com

124 ampla faixa de variação de tamanhos. Desta forma, foi realizada a síntese utilizando a agitação mecânica de 800rpm para verificar a redução da dispersão das microcápsulas e o tamanho.

Figura 32: Distribuição de tamanhos das microcápsulas com agitação mecânica de 500rpm para 6 réplicas.

200 400 600 800 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V o lum e ( %) Diâmetro (m)

Fonte: Próprio autor.

A distribuição de tamanhos das microcápsulas foi realizada com agitação mecânica a 800rpm para 6 amostras igualmente sintetizadas. A Fig. 33 apresenta a distribuição unimodal de tamanhos das microcápsulas, observou-se que a gama de tamanhos encontrados são similares entre as 6 amostras e que o diâmetro mais frequente (moda) para as

125 microcápsulas foi aproximadamente 60µm em todas as amostras. Esta análise fornece ainda a média de distribuição de volume que é expressa como d(0,5) que expressa o tamanho de partícula abaixo do qual se encontra 50% da amostra (MONTALVO, 2008). O valor de d(0,5) encontrado para a média geral das 6 amostras analisada é 49,9μm. Desta forma, observa-se que utilizando taxa de agitação de 800rpm são obtidas curvas de distribuição de tamanhos que se torna estreita e similares entres a 6 diferentes amostras de microcápsula e o diâmetro (moda) de microcápsulas diminui em relação as amostras sintetizadas a 500rpm. Isto se deve ao fornecimento de energia para a emulsão obtida pela agitação mecânica, que formam microcápsulas de tamanhos que irão depender de algumas variáveis, incluindo a velocidade de agitação e a concentração de surfactante. Uma emulsão fina é favorecida a medida que aumenta a velocidade de agitação promovendo o rompimento das microcápsulas pela agitação, resultando em maiores rendimentos de microcápsula de menor tamanho e distribuição de tamanhos mais estreita (YUAN, et al., 2007).

126 Figura 33: Comparativo da distribuição de tamanhos de microcápsulas para 6 amostras com taxa de agitação de 800rpm.

50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 V o lu m e ( % ) Diâmetro (m) Replicas Mediana

(μm) Modal (μm) Média (μm) Desvio padrão

Diâmetro cumulativo % D50 1 31,5 60,1 27,6 0,37 31,5 2 44,9 60,1 26,4 0,75 44,9 3 53,8 60,1 46,7 0,42 53,7 4 56,3 60,1 36,7 0,66 56,2 5 50,6 60,1 38,5 0,54 50,6 6 62,4 60,1 56,9 0,35 62,5 Média Geral 49,9 60,1 49,9

127 Resultados similares de variação de dispersão de diâmetros das microcápsulas ocas de PUF foi obtido no trabalho de Liao et al, (2010) com variação de 20–200 μm utilizando a mesma taxa de agitaçao de 800rpm.

Optou-se por utilizar a taxa de agitação mecânica de 800rpm na sequência do trabalho por apresentar uma distribuição de tamanhos similares mais homogênea, entre as 6 amostras e mais homogênea em relação à distribuição a 500rpm, assim como menor valor de diâmetro (moda) das microcápsulas, conferindo menor influência nas propriedades mecânicas finais da matriz epoxídica.

Na sequência foram produzidos corpos de prova com 2% de microcápsulas ocas (m/m) dispersos em matriz epoxídica e avaliados a superfície da fratura por meio da microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), conforme Fig. 34. A Fig. 34 apresenta as microcápsulas dispersas após a incorporação na matriz epoxídica, observando-se que estas apresentam o diâmetro de aproximadamente 50µm, semelhante ao diâmetro (moda) identificado pela distribuição granulométrica. Também é possível observar que as microcápsulas são resistentes e permanecem intactas após a dispersão e reticulação na matriz,

128 sendo este fato um bom indício de que as microcápsulas possuem resistência após incorporada na matrix epoxídica. Figura 34: Microcápsulas ocas dispersas em matriz epoxídica com agitação mecânica 800rpm durante 30minutos.

Fonte: Próprio autor.

Após a obtenção das microcápsulas ocas e a escolha da rota de síntese para as microcápsulas ocas, conforme discutido acima, como a escolha de surfactante e a taxa de agitação, foi realizado o preenchimento das microcápsulas com os agentes cicatrizantes PDMS-a e o TETA. Estas microcápsulas preenchidas (PMDS-a e TETA) foram caracterizadas conforme apresentado na sequência do texto.

129