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Química Aplicada
QAP0001
Licenciatura em Química
Profa. Dra. Carla Dalmolin
Tintas Industriais
Tintas Industriais
Estética
Segurança
Identificação de fluidos em tubulações
Proteção contra incrustações de micro-
organismos em cascos de embarcações
Impermeabilização de superfícies
Modulação da absorção de calor
Redução da rugosidade superficial
Classificações das Tintas
Tintas imobiliárias: destinadas à construção civil
Produtos aquosos: látex
Produtos base solvente orgânico: tintas a óleo, esmaltes sintéticos
Tintas industriais: tipo OEM (original equipament manufacturer)
Fundos (primers) eletroforéticos
Fundos (primers) base solvente
Tintas em pó
Tintas de cura por radiação UV
Tintas especiais: demais aplicações
Tintas e complementos para repinturas automotivas
Tintas para demarcação de tráfego
Tintas e complementos para manutenção industrial
Tintas marítimas
Tintas para madeira
As tintas também podem ser classificadas quanto à formação do
revestimento
Classificações das Tintas
Constituintes da Tinta
De modo geral, uma tinta é uma mistura estável de uma parte sólida em
um componente volátil
A “parte sólida” forma uma película aderente à superfície em que foi aplicada
após a evaporação do “componente volátil”
Aglomerante para
as partículas de
pigmento
Constituído por
um ou mais tipos
de resinas:
polímeros
Veículo Fixo ou Não-Volátil
Solventes
Auxiliam na solubilização da resina e no controle da viscosidade da tinta
Solventes verdadeiros: miscíveis em qualquer proporção
Solventes auxiliares: aumentam o poder de solubilização do solvente verdadeiro
Falso solvente: baixa miscibilidade, reduz o custo final das tintas
Hidrocarbonetos alifáticos: nafta
Hidrocarbonetos aromáticos: tolueno e xileno
Ésteres: acetato de etila, butila ou isopropila
Álcoois: etanol, butanol e álcool isopropílico
Cetonas: acetona, metiletilcetona, cicloexanona
Glicóis: etilglicol, butilglicol
Solventes filmógenos: além de solubilizar a resina, incorporam-se à resina por polimerização. Ex.: estireno
Solventes
Diluentes: produtos elaborados com diferentes solventes para ajustar a
viscosidade de aplicação da tinta, em função do equipamento de aplicação
A maioria dos solventes orgânicos utilizados nas tintas é prejudicial à saúde
Tendência mundial no desenvolvimento e uso de tintas base água
Quando a água é utilizada como solvente tem-se uma emulsão ou
dispersão, pois não há solubilização completa da resina
As emulsões são menos agressivas: menor quantidade de orgânicos voláteis
(VOCs – volatile organic compounds)
Apresentam menor durabilidade que as tintas base solvente
Solubilização de Polímeros
1o Estágio: Inchamento
Difusão das moléculas do solvente para dentro da massa polimérica, formando
um gel
2o Estágio: Solubilização
A entrada de mais solvente leva à desintegração do gel e formação de uma
solução verdadeira
Polímero
sólido
Solvente
Gel Inchado Solução
Verdadeira
Alta densidade de ligações cruzadas, pouca interação entre o solvente e a cadeia
polimérica, presença de cristalinidade e ligação de hidrogênio prejudicam a
solubilidade.
Energia Coesiva
Energia necessária para remover uma molécula de seu meio e levá-la para
longe da sua vizinhança
Líquidos: relacionada a vaporização
Sólidos: relacionada a sublimação
Polímeros: neste caso, o conceito de separação de uma cadeia de
suas vizinhanças é associado à solubilização do polímero
3/ cmcalV
HDEC
Densidade de
Energia Coesiva
Parâmetro de Solubilidade
Para ocorrer a solubilidade:
0
G
STHG
Como a entropia sempre aumenta neste processo, a variação de entalpia
deve ser a menor possível para ocorrer a solubilização
DECV
H
Para que haja solubilização, a diferença (em módulo) entre o parâmetro de
solubilidade do polímero e do solvente |δ1-δ2| deve ser a menor possível
Parâmetro de Solubilidade
21
321
21 )(cal/cm7,1
Parâmetro de Solubilidade
Generalizado O parâmetro de solubilidade (δ) é formado pelo somatório de
várias forças presentes na molécula:
Forças de dispersão (δd)
Forças de hidrogênio (δh)
Interações dipolo-dipolo (δp)
222
phd
Para que um líquido com coordenadas (δd,δh, eδp) possa
solubilizar o polímero da figura, é preciso que suas
coordenadas estejam dentro do círculo de volume de
solubilidade
Para uma Mistura de Solventes
Numa mistura de solventes (tiner), o parâmetro de solubilidade é
proporcional à fração volumétrica () dos integrantes:
222 )()()( m
p
m
h
m
d
m
Kddd
m
d ...3,32,21,1
Khhh
m
h ...3,32,21,1
Kppp
m
p ...3,32,21,1
O tiner pode ser formulado para que cada coordenada do solvente
coincida com o volume de solubilidade do polímero
δd ≈ 7,3 – 8,3
A esfera de solubilidade pode ser simplificada para um círculo
(bidimensional) numa representação de δp vs. δh
Círculo de Solubilidade
Os solventes A, B e C não são solventes para o polímero
A mistura AB pode gerar um tiner capaz de dissolver o polímero
Ex.: mistura representada pelo ponto D
A adição de C na mistura AB pode gerar um tiner com capacidade de solubilização,
desde que o ponto com sua composição caia dentro do círculo
Pigmentos
Partículas sólidas, finamente divididas, insolúveis no veículo fixo
Cor, proteção anticorrosiva, opacidade, impermeabilidade, etc.
Pigmentos anticorrosivos: conferem proteção anticorrosiva por
mecanismos eletroquímicos. Ex.: zarcão (Pb3O4), Zn, cromato, fosfato ou
molibdato de zinco.
Opacificantes coloridos: conferem cor e opacidade. Diferem-se dos
corantes, que são solúveis no veículo e, por isso, conferem cor sem
opacidade.
Cargas ou extensores: quartzo (SiO2) ou Al2O3. Melhoram as
características mecânicas da película e reduzem o custo.
Funcionais
Óxido cuproso (Cu2O): anti-incrustante
Pigmentos fosforecentes, fluorescentes, pérolados
Pigmentos
Brancos: TiO2, PbCO3, ZnO
Laranja: Fe2O3
Amarelo: ZnCrO4
Azul: Fe4[Fe(CN)6]3 Ferrocianeto de Ferro II, Azul da Prússia
Verde: Cr2O3
Inorgânicos
OrgânicosNaturais Sintéticos
Maior resistência à radiação UV Maior resistência química
Aditivos
Empregados em pequenas concentrações para conferir à tinta ou à película
determinadas características
Fabricação de Tintas
Etapa física
Mistura, dispersão, completagem, filtração e envase
Pesagem de acordo com a formulação
Pré-mistura: formação de pastas do veículo + pigmento (dispersão)
Moagem da pré-mistura
Completagem : adição do solvente até a proporção desejada e demais
ajustes na composição
Acertos finais: acerto de cor, acréscimo de aditivos, etc.
Conversões químicas
produção dos componentes (matéria-prima) das tintas e secagem após aplicação
Formação da Película
Evaporação de solvente
Oxidação: evaporação do solvente e reação da resina (através das duplas
ligações) com o oxigênio do ar
Ativação térmica: a polimerização ocorre após a aplicação no substrato,
com auxílio de aquecimento
Polimerização a temperatura ambiente / condensação: a polimerização
ocorre após a aplicação no substrato, a temperatura ambiente
Hidrólise: reação da resina com a umidade do ar
Fusão térmica: tintas em pó
As tintas em pó são carregadas negativamente e atraídas para a peça metálica.
Após o recobrimento a peça é aquecida e o pó se funde, formando a película.
Controle de Qualidade
Análise de cobertura e cor
Análise de distinção de imagem
Aderência entre camadas
Imersão em água
Resistência à corrosão por névoa salina e/ou ciclo ambiental
Resistência à batida de pedras
Resistência a CorrosãoNaCl: água do mar, água salobra, fluidos corpóreos
Cl- : age como catalisador de corrosão por pitesmecanismo de aeração diferencial – relacionada com quantidade de O2
Testes de corrosão acelerada: NaCl 3,5%