Termogravimetria/Termogravimetria derivada (TG/DTG)

Para que pudéssemos avaliar qual o efeito da temperatura nas amostras de cabelo, os primeiros ensaios realizados foram os de termogravimetria. As curvas TG/DTG das amostras estudadas evidenciaram três eventos característicos de perda de massa: o primeiro correspondeu à etapa de desidratação das amostras de cabelo. O segundo, a decomposição térmica da queratina presente no cabelo e o terceiro evento se referiu à eliminação do material carbonáceo formado na etapa anterior. Após a temperatura de aproximadamente 700°C, em todas as amostras, foi observado resíduo de cerca de 1% da massa inicial, relacionado ao material inorgânico presente na fibra capilar. Esses dados corroboram os resultados obtidos por Gama (2010) e Silva (2012).

As Figuras 10 a 13 representam as curvas TG/DTG obtidas sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL.min^-1) com taxa de aquecimento de10°Cmin^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C, das amostras de cabelo caucasiano analisadas com e sem tratamento de alisantes.

SÁ DIAS, T.C.

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Figura 10. Sobreposição das curvas TG/DTG obtidas a 10°C/min e sob atmosfera dinâmica de ar, para as amostras de cabelo não tratadas e tratadas com os alisantes tradicionais.

Figura 11. Sobreposição das curvas TG/DTG obtidas a 10°C/min e sob atmosfera dinâmica de ar, para as amostras de cabelo não tratadas e tratadas com formaldeido.

Figura 12. Sobreposição das curvas TG/DTG obtidas a 10°C/min e sob atmosfera dinâmica de ar, para as amostras de cabelo não tratadas e tratadas com ácido glioxilico.

Figura 13. Sobreposição das curvas TG/DTG obtidas a 10°C/min e sob atmosfera dinâmica de ar, para as amostras de cabelo não tratadas e tratadas com carbocisteina reagida com ácido glioxilico.

A partir do estudo das curvas termogravimétricas das amostras de cabelo caucasiano analisadas com e sem tratamento de alisantes, apresentadas nas Figuras 10 a 13, foram construídas as Tabelas 1 a 4, que apresentam os resultados de perda de massa e as temperaturas de pico de cada evento, sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL. min^-1), com taxa de aquecimento de 10°C. min^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C.

Tabela 1. Resultados de perda de massa e das temperaturas de pico de cada evento, sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL. min^-1) com taxa de aquecimento de 10°C. min^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C, das amostras de cabelo caucasiano analisadas sem tratamento e com alisantes à base de hidróxido de guanidina, hidróxido de sódio e tioglicolato de amônio.

Amostra

Legenda: ST= Sem tratamento alisante; HG= Hidróxido de Guanidina: HS= Hidróxido de Sódio; TIG=

Tioglicolato de Amônio.

As medidas TG, DTG e DSC determinaram o nível de degradação das fibras capilares após o tratamento com alisantes. O primeiro evento, determinado pelas curvas termogravimétricas, ocorreu entre 25 e 190°C nas amostras de cabelo e se refere à perda de água presente na fibra capilar. Os resultados de perda de massa (m) da menor para maior foram: 11,4%, (Tpico DTG= 82°C) para as mechas tratadas com hidróxido de guanidina, sem tratamento alisante ~12,8%, (T pico DTG= 82°C), a tratada com hidróxido de sódio, ~12,7% (T pico DTG= 82,4°C).e para as tratadas com tioglicolato de amônio. 14,2% (Tpico DTG= 83°C).

Esses valores foram similares aos encontrados por outros pesquisadores, que trabalharam com cabelos submetidos a tratamentos químicos como descoloramento e tinturas. Gama (2010) encontrou m = 11,6 e 14,7%(p/p) e Barba et al. (2009), encontraram m =11,78% (p/p) e 14,97 %(p/p), para cabelos virgens e descoloridos, respectivamente.

O segundo evento de perda de massa está relacionado com a denaturação da proteína queratina, o que leva à desestruturação,com a degradação das macro e microfibrilas da matriz do córtex capilar em temperaturas entre 190 e 450°C.

Os resultados indicaram m da menor para maior: amostra de cabelo sem tratamento alisante ~48,5% (T pico DTG= 272°C); hidróxido de guanidina ~49,2% (T

pico DTG= 253°C); hidróxido de sódio ~51 % (T pico DTG= 181°C) e tioglicolato de amônio

~51% (T pico DTG= 271°C). Estes valores sugerem que estes tratamentos influenciam na estrutura da queratina, tornando-a mais desorganizada, pois a amostra sem tratamento apresentou a menor perda de massa e as tratadas com hidróxido de sódio e tioglicolato de amônio apresentaram perdas similares, porém o Tpico da amostra tratada com hidróxido de sódio foi o menor de todos (181°C), indicando, provavelmente, que foi o primeiro valor a iniciar a degradação.

O estudo de Barba et al. (2009) mencionou que, de 40 a 180°C, a perda de massa é devida a liberação de água e, de 200 a 220°C, corresponde à decomposição da estrutura da queratina. No entanto, o estudo de Monteiro et al.

(2005) relatou que a denaturação da queratina com a degradação orgânica das microfibrilas e da matriz ocorria entre 280, 320 e 350°C e que, nas temperaturas de 350 a 550°C, ocorria a completa degradação, quando as cadeias de queratina carbonizada aparecem. Os procedimentos de alisamento/relaxamento transformam a estrutura básica do cabelo, agindo no córtex, rompendo as ligações dissulfídicas da queratina e nivelando as ligações, de maneira que elas não possam se reformar quimicamente, mantendo o cabelo na forma lisa desejada (SÁ DIAS, 2004; HALAL, 2012, ROBBINS, 2012).

O terceiro evento, com temperaturas acima de 620°C, está relacionado à degradação por completo e à conseqüente carbonização das cadeias de queratina (MONTEIRO, LONGO, 2005; GAMA et al., 2011; SILVA, 2012).

Tabela 2. Apresenta os resultados de perda de massa e as temperaturas de pico de cada evento, sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL. min^-1), com taxa de aquecimento de 10°C. min^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C, das amostras de cabelo caucasiano analisadas sem e com tratamento de creme (emulsão) com formaldeído.

Legenda: ST= Sem tratamento alisante; F2= Formaldeído a 2%; F5= Formaldeído a 5%; F10= Formaldeído a 10%.

As análises de TG, DTG e DSC determinaram o nível de degradação das fibras capilares comparativo nas amostras de cabelo sem e com tratamento alisante/relaxante. O primeiro evento determinado pelas curvas termogravimétricas foi referente à perda de água presente na fibra capilar. Os resultados de perda de massa, da menor para maior, foram: cabelos tratados com formaldeído a 5% de 10,07(p/p) (T

pico DTG= 81,7°C); cabelo sem tratamento alisante, 12,91% (p/p) (T pico DTG= 81,7°C); o tratado com formaldeído a 10%, 12,60% (p/p) (T pico DTG= 81,2°C) e o tratado com formaldeído a 2%, 13,95 % (p/p) (T pico DTG= 81,5°C).

O segundo evento de perda de massa está relacionado com a denaturação da proteína queratina, o que leva à desestruturação com a degradação das macro e microfibrilas e da matriz do córtex capilar em temperaturas entre 190 e 450°C.

As perdas de massa da menor para a maior foram as seguintes, amostras de cabelo tratados com: formol a 2%- 47,19% (p/p) (T _pico DTG= 279,8°C); formaldeído a 5% , 47,34% (p/p) (T pico DTG= 285,5°C); formaldeído a 10%, 48,04% (p/p) (T pico DTG=

250,7°C); e mecha sem tratamento alisante, 49,04% (p/p) (T pico DTG= 271,9°C). Esses valores indicam que as amostras tratadas com formaldeído, em todas as concentrações, perderam mais massa do que a amostra sem tratamento. A amostra com formaldeído a 10% foi a que apresentou a menor temperatura de pico; ou seja, a que primeiro começou a se degradar.

Amostra

O terceiro evento, com temperaturas acima de 620°C, está relacionado à degradação por completo e à consequente carbonização das cadeias de queratina (MONTEIRO; LONGO, 2005; GAMA et al., 2011; SILVA, 2012). Os resultados para este evento, do menor para o maior, foram: amostras de cabelo sem tratamento alisante, 37,34% (p/p) (T pico DTG= 640°C); formaldeído a 5% (p/p) (T pico DTG=

610°C); formaldeído a 2% (p/p) (T pico DTG= 620°C); e formaldeído a 10% , 46,40%

(p/p) (T pico DTG= 550°C). Esses valores indicam que o cabelo tratado com formaldeído a 10% foi o que teve a maior perda de massa e o menor Tpico (550°C);

portanto, o primeiro a iniciar a degradação. Em termos de degradação, considerando Tpico, a ordem crescente foi: formaldeído 10%; formaldeído 5%, formaldeído 2% e, finalmente, a mecha sem tratamento.

Tabela 3. Apresenta os resultados de perda de massa e as temperaturas de pico de cada evento, sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL. min^-1), com taxa de aquecimento de 10°C. min^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C das amostras de cabelo caucasiano analisadas sem e com tratamento de ácido glioxílico.

Legenda: ST= Sem tratamento alisante; AG= Ácido Glioxílico.

As análises TG, DTG e DSC determinaram o nível de degradação das fibras capilares após o tratamento com alisantes.

O primeiro evento, determinado pelas curvas termogravimétricas, é referente à perda de água presente na fibra capilar. Os resultados indicaram que a amostra de cabelo tratada com ácido glioxílico apresentou perda de massa de 12,77% (p/p) (T pico

DTG= 81,7°C) e a sem tratamento 12,54% (p/p) (T pico DTG= 84,7°C).

O segundo evento de perda de massa está relacionado com a denaturação da proteína queratina, o que leva à desestruturação, com a degradação das macro e microfibrilas e da matriz do córtex capilar em temperaturas entre 190 e 450°C. Para este evento, os resultados foram: amostra de cabelo sem tratamento, 49,13 % (p/p) (T pico DTG= 271,9°C) e com ácido glioxílico, 49,70% (p/p) (T pico DTG= 254,5°C).

As perdas de massa e o início da degradação não foram muito diferentes entre a amostra sem tratamento e que a que foi tratada ácido glioxílico.

O terceiro evento, com temperaturas acima de 620°C, está relacionado à degradação por completo e à consequente carbonização das cadeias de queratina (MONTEIRO; LONGO, 2005; GAMA et al.,2011; SILVA, 2012).

Os resultados indicaram perda de massa menor para amostra de cabelo sem tratamento, 37,35% (p/p) (T pico DTG= 630°C), e para o tratado com ácido glioxílico,39,73%

(p/p) (T pico DTG= 640°C). As amostras sem tratamento perderam menos massa, porém, iniciaram a degradação total em Tpico menor do que a do ácido glioxílico.

Tabela 4. Apresenta os resultados de perda de massa e as temperaturas de pico de cada evento, sob condições de atmosfera dinâmica de ar (vazão de 50 mL. min^-1), com taxa de aquecimento de 10°C. min^-1, faixa de temperatura de 25 a 900°C das amostras de cabelo caucasiano analisadas sem e com tratamento à base de carbocisteína com e sem aplicação de piastra no processo de alisamento.

Amostra

Legenda: ST= Sem tratamento alisante; CBP= Carbocisteína com piastra; CB= Carbocisteína

As análises TG, DTG e DSC determinam o nível de degradação das fibras capilares após o tratamento com alisantes.

O primeiro evento, determinado pelas curvas termogravimétricas, é referente à perda de água presente na fibra capilar. Os resultados obtidos, do menor para o maior, foram: cabelo sem tratamento, 12,89 % (p/p) (T pico DTG= 81,7°C), carbocisteína, 15,17% (p/p) (T pico DTG= 80,5°C) e carbocisteína com piastra, 15,17% (p/p) (T pico DTG= 80,5°C).

O segundo evento de perda de massa está relacionado com a denaturação da proteína queratina, o que leva à desestruturação, com a degradação das macro e microfibrilas e da matriz do córtex capilar em temperaturas entre 190 e 450°C.

Os resultados obtidos para perda de massa indicam, do menor para o maior:

amostra de cabelo tratada com carbocisteína e piastra, 47,76 % (p/p) (T pico DTG=

263,9°C), carbocisteína, 48,03% (p/p) (T pico DTG= 258,8°C); e sem tratamento alisante, 49,05% (p/p) (T pico DTG= 271,9°C). O cabelo tratado com carbocisteína e que teve a aplicação da piastra (temperatura ~230°C) foi o que apresentou menor perda de massa;

e o tratado com carbocisteína foi o que teve menor Tpico.

O terceiro evento, com temperaturas acima de 620°C, está relacionado à degradação por completo e à conseqüente carbonização das cadeias de queratina (MONTEIRO; LONGO, 2005; GAMA et al., 2011; SILVA, 2012).

Os valores encontrados para perda de massa, do menor para o maior, foram:

amostra de cabelo sem tratamento, 37,34% (p/p) (T pico DTG= 635,5°C);

carbocisteína com piastra, 38,05% (p/p) (T pico DTG= 625,3°C) e carbocisteína, 41,36% (p/p) (T pico DTG= 624,1°C). A amostra tratada com carbocisteína (sem aplicação de piastra) foi a que sofreu a maior perda de massa e teve o menor Tpico, sendo a primeira a iniciar a degradação total nesse grupo.

5.2 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

A comparação das curvas TG/DTG e DSC obtidas nas mesmas condições experimentais foi muito importante, uma vez que a TG/DTG indicou eventos térmicos relacionados às variações de massa, enquanto a DSC detectou eventos associados ou não à perda de massa.

Em geral, estudos de DSC em amostras de cabelos apresentam 4 eventos. O primeiro é endotérmico e indica a energia necessária para o rompimento das ligações de água no cabelo e sua liberação para o meio ambiente. O segundo é endotérmico e está relacionado á faixa de transição vítrea do cabelo (temperatura na qual se inicia o movimento de segmentos de uma cadeia polimérica) e isso é apresentado nas curvas DTA/DSC por uma variação na linha base no sentido endotérmico. O terceiro é também endotérmico e é quando ocorre a desestruturação da matriz do córtex capilar. No quarto, ocorre a degradação