62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

PREPARAÇÃO DE ARGILA DO PIAUÍ PARA USO EM NANOCOMPÓSITOS: ORGANOFILIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA

Marília Evelyn Rodrigues Oliveira 1 Cleide Maria Leite de Souza 1

1. Departamento de Química,Universidade Federal do Piauí /UFPI

INTRODUÇÃO:

Análises químicas de argilas mostram que elas são constituídas essencialmente por "argilominerais" que contém em sua composição silício, alumínio e água, e, frequentemente, quantidades apreciáveis de ferro, metais alcalinos e alcalino-terrosos. A atapulgita, argilomineral de hábito fibroso, é um filossilicato 2:1 que apresenta folhas octaédricas contínuas em apenas uma dimensão e folhas tetraédricas também divididas em forma de fita por inversão, resultando numa estrutura porosa cujos canais contêm cátions trocáveis e moléculas de água. A intercalação de surfactantes entre camadas das argilas modifica as propriedades da superfície hidrofílica, aumentando o espaço basal entre camadas. A argila organofílica tem energia superficial menor, compatível com líquidos orgânicos ou polímeros, podendo ser usada como agente de reforço na síntese de nanocompósitos argila/polímero. Esse trabalho tem o objetivo de modificar a atapulgita, inserindo moléculas orgânicas, processo de organofilização, utilizando para isso sais quartenários de amônio e caracterizar as amostras da argila natural e organofilizada usando técnicas de análise térmica, Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).

METODOLOGIA:

A argila Atapulgita (ATPG) utilizada neste trabalho foi coletada na região de Guadalupe-PI. Utilizou-se também os sais quartenários de amônio como o brometo de cetil-trimetilamônio (CTAB), catiônico e o surfactante Dodecil Sulfato Sódico (SDS) aniônico. Para a obtenção da argila organofilizada utilizando o CTAB preparou-se a solução de 1600 mL de água deionizada para 32 g de argila. A adição do CTAB foi feita a temperatura de 80 ºC, deixando a mistura sob agitação mecânica por 20 min. A seguir foi mantida à temperatura ambiente por 24 h. Após esse tempo, o material foi filtrado e os aglomerados obtidos foram secados em estufa a 60 ºC por 24 h. Por fim, os aglomerados secos foram desagregados com o auxílio de almofariz e passados em peneira ABNT nº 200 (φ = 0, 074 mm). Para o SDS, 5 g da argila foram adicionadas a 20 mL de água deionizada na temperatura de 55 ºC, mantendo-se esta mistura sob agitação por 20 min. em seguida, adicionou-se a solução alcoólica de SDS. Após este tempo, procede-se a filtração, desaglomeração e a classificação granulométrica. A caracterização térmica das amostras de argila natural e organofilizadas foram submetidas à Análise Termogravimétrica e Calorimetria Exploratória Diferencial. O TG e DSC utilizados são da TA Instruments, modelo TGA 2050 e DSC 2920.

RESULTADOS:

Foram obtidas curvas TG para a ATPG, a ATPG-CTAB e a ATPG-SDS. A análise da ATPG apresenta uma etapa de perda de massa, que corresponde a 5,2 %, atribuído à liberação de água que se encontra adsorvida na argila. A perda de 9,5% em massa, sugere a ocorrência da desidroxilização do argilomineral. A amostra ATGP-CTAB apresenta a etapa de perda em aproximadamente 2,2%, sugerindo a ocorrência de dessorção da argila. Para a ATPG-SDS observou-se que tal tratamento químico não provoca modificação no perfil térmico da amostra, em comparação com a ATGP . A curva DSC para ATPG apresenta três eventos principais, o primeiro na faixa de temperatura 30 º C a 150 º C, que sugere a perda das hidroxilas, com entalpia associada de 115,7 J/g. O segundo e terceiro, pico são endotérmicos, esses picos podem ser atribuídos a perda de água adsorvida e água cristalizada existente na argila, o que está em concordância com a análise de TG. A curva da ATPG-CTAB apresenta quatro picos, sendo o primeiro associado à perda de água com a entalpia de 45,08 J/g, o segundo e terceiro pico são exotérmicos. O quarto evento já ocorre como um pico endotérmico na faixa de temperatura 400 º C a 550 º C. indicando a desidroxilação dos argilominerais, com perda de massa de 8,2% na curva TG.

CONCLUSÃO:

As argilas organofílicas foram obtidas tratando a atapulgita com os surfactantes CTAB e o surfactante SDS. A inserção de moléculas orgânicas na ATPG modifica a estrutura lamelar e por isso o perfil térmico das amostras apresenta modificações quanto à presença e número dos eventos térmicos observados nas curvas TG e DSC.

Palavras-chave: Argila Atapulgita organofílica, Análise Térmica, Sais quaternários de amônio.