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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Takayasu, Miriam Michiyo
Título: Cinética de Coagulação de Látex de Poliestireno
Ano: 1990
Orientador: Prof. Dr. Fernando Galembeck
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: --
Resumo: A coagulação de látex de poliestireno induzida por adição de NaCl foi acompanhada usando as técnicas de centrifugação em gradiente de densidade de Ficoll e espalhamento de luz. A coagulação acima da concentração crítica de coagulação (ccc) foi realizada a diferentes concentrações de eletrólito e de látex e diferentes temperaturas. Pela quantificação da concentração de monômeros em diferentes tempos de coagulação foram determinadas as constantes de velocidade de coagulação. Para coagulação em condições brandas ([NaCl] = 0.30 M ou T = 10°C), as constantes de velocidadeexperimentais foram menores que as previstas pela teoria de von Smoluchowski, mesmo considerando a interação hidrodinâmica das partículas. Em algumas condições ([NaCl] = 0.50 M e T = 25°C e 45°C) as constantes medidas estão de acordo com as constantes calculadas (incluindo as correções viscisas) e são compatíveis com outros resultados experimentais, da literatura. Em condições mais drásticas de coagulação ([NaCl] = 1.0 M ou T = 60°C) a constante cinética medida é comparável ao valor teórico de von Smoluchowski, sem correções. Foi observada a ocorrência de reversão de agregação de látex coagulado acima de ccc, quando posto em gradiente de densidade de força iônica menor que o meio de coagulação. A coagulação de uma mistura de dois látex de diâmetros diferentes e cargas superficiais de mesmo sinal, em condições de coagulação rápida para apenas um dos látex, resultou na formação de heterocoágulos. A agregação de látex bem abaixo da ccc ocorre, porém mais lentamente. A agregação abaixo da ccc procede rapidamente nas primeiras horas de coagulação, e se torna mais lenta, levando a um estado estacionário. Foi observado que a constante de velocidade de coagulação depende da concentração inicial de látex, quando a coagulação é feita em NaCl 0.30 M. Concentração inicial de látex maior proporcionou constante de velocidade de coagulação menor. A técnica utilizada neste trabalho dá informação sobre a formação de todos os agregados, não acessíveis por outras técnicas e possibilitou traçar a curva de distribuição de agregados em função do tempo de coagulação. Além disso, foi possível determinar os coeficientes de atrito e de difusão de agregados, que são de difícil acesso por outras técnicas. Uma modificação do modelo de agregados esféricos de Reynolds e Goodwin é proposto, que explica os resultados experimentais. A combinação de técnicas utilizadas neste trabalho apresenta como vantagens a simplicidade do método, permite trabalhar com látex de qualquer tamanho e fornece muitas informações acerca do sistema (concentração de agregados grandes e pequenos, constantes de velocidade de agregação, coeficientes de sedimentação, atrito e difusão das espécies, estimativa da constante de Hamaker e razão de estabilidade).
Abstract: Polystyrene latex coagulation (by NaCl) was followed by density gradient centrifugation and light scattering measurements. Coagulation products obtained at various NaCl and latex concentrations and temperatures were determined; from these data, coagulation rate constants were calculated. Experimental rate constants at [NaCl] = 0.50 mol dm and T = 25 and 45°C agree with the values predicted by von Smoluchowski´s theory (corrected by viscous interactions) and with other experimental data. Under milder conditions ([NaCl] = 0.30 mol dm and T = 10°C) the experimental rate constants are less than the theoretical ones and under more drastic conditions ([NaCl] = 1.0 mol dm and T = 60°C) the experimental constants agree with the incorrected theoretical prediction. Latex aggregation above the critical coagulation concentration (ccc) can be reverted by transferring the coagulated latex to a medium of lower ionic strength. Heterocoagulation of two PS latices (Fnom = 0.109 and 0.460 mm) was observed, under conditions of rapid coagulation for the smaller one, only. Latex aggregation below ccc was also observed, but this is quite slow; it proceeds faster at the earlier stages and slows down, to reach a steady state. Second-order rate constants are latex concentration-dependent, when the coagulation is performed at NaCl 0.30 M; higher constants are obtained at lower latex particle concentrations.Full aggregate species distribution curves were obtained, as a function of coagulation time; the sizes of the largest aggregates formed in each case were determined. Aggregate friction and diffusion coefficients were also determined. These were explained by a modification of Reynolds and Goodwin spherical aggregates model. The combination of techniques used in this work proved to be powerful, although simple to perform. It can yield the concentrations of the various intervening aggregate species, coagulation rate constants, sedimentation, friction and diffusion coefficients, Hamaker constant estimates and stability ratios.
Arquivo (Texto Completo): vtls000045399.pdf ( tamanho: 5,92MB )

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