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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39900
Tipo: Dissertação
Título: Formação e estabilidade de espumas líquido-gás a partir de soluções aquosas de surfactantes derivados de cardanol.
Título(s) alternativo(s): Formation and stability of liquid-gas foams from aqueous solutions of cardanol-derived surfactants.
Autor(es): Lopes, Carolina Ravazzano Azevedo
Primeiro Orientador: Ferreira, Guilherme Augusto
metadata.dc.contributor.referee1: Ferreira, Guilherme Augusto
metadata.dc.contributor.referee2: Venâncio, Mateus Fernandes
metadata.dc.contributor.referee3: Gramatges, Aurora Pérez
Resumo: Espumas aquosas são dispersões líquido-gás de escala coloidal que contam com múltiplas aplicações industriais e, também, em produtos de uso doméstico. No entanto, por se tratarem de dispersões, esses sistemas encontram-se fora do equilíbrio termodinâmico, o que torna necessário o uso de agentes que promovam sua formação e assegurem sua estabilidade cinética. A classe mais comum de agentes utilizados para este fim são os surfactantes, substâncias que apresentam afinidade por ambas as fases (líquida e gás) e contribuem para diminuir o investimento energético necessário para que se dê a mistura entre estas. Em sua maioria, os surfactantes convencionais são sintetizados a partir de derivados do petróleo e possuem outras características indesejáveis do ponto de vista ambiental, podendo, por exemplo, ser tóxicos para organismos marinhos, o que tem motivado o estudo e o desenvolvimento de alternativas mais ambientalmente compatíveis. Neste sentido, o presente trabalho investigou a formação e a estabilidade de espumas preparadas a partir de soluções aquosas de três surfactantes não-iônicos derivados do cardanol, um composto extraído do líquido da castanha de caju que tem se destacado como precursor sustentável para moléculas de interesse nos mais variados ramos da indústria. Os surfactantes, que foram estudados individualmente e em misturas com dodecil sulfato de sódio (SDS), diferem entre si apenas no número de grupos etóxi (EO) que compõem as porções hidrofílicas de suas moléculas (nEO, n = 7, 9 ou 12). Os testes de espumabilidade foram conduzidos através do preparo de espumas por agitação mecânica empregando-se um mesmo volume de solução. A capacidade dos sistemas de formar espumas estáveis, por sua vez, foi comparativamente avaliada para dispersões produzidas através do método de Tessari. Os resultados obtidos foram corroborados por estudos acerca do comportamento termorresponsivo dos surfactantes derivados de cardanol, por medidas de tensiometria estática e dinâmica e por análises de espalhamento dinâmico de luz, turbidez e reologia de fase contínua. Não foi observado um efeito sinérgico significativo nas misturas nEO-SDS para todas as concentrações testadas; em particular, a estabilidade das espumas formadas a partir dos sistemas mistos mostrou-se idêntica à de espumas feitas apenas com SDS na mesma concentração. Para os sistemas individuais, as soluções do surfactante derivado de cardanol de grau de etoxilação 9 (9EO) a 1,0% v/v e 2,0% v/v produziram as espumas de maior estabilidade cinética. A maior ação estabilizante desses sistemas foi atribuída à morfologia dos agregados formados pelo 9EO em solução à temperatura de trabalho: suas micelas alongadas, de estrutura similar à de fios, enredam-se e aumentam a viscosidade da fase contínua, freando a drenagem de líquido. Os resultados reunidos provam-se relevantes tanto por (1) demonstrarem o potencial de novos componentes sustentáveis para a produção de formulações espumantes de qualidade quanto por (2) evidenciarem a existência de um delicado – e, em grande parte dos trabalhos da área, negligenciado – balanço entre as propriedades superficiais de um sistema e as características de suas fases contínuas.
Abstract: Aqueous foams are liquid-gas dispersions that fall within the colloidal scale and sport multiple applications both in the field of industry and in household products. However, being dispersions, these constitute non-equilibrium systems, making the use of agents capable of promoting their formation and ensuring their kinetic stability a necessity. Surfactants constitute the most common class of such agents. These substances display affinity for both phases (liquid and gas) and contribute to reduce the energy investment needed as of their mixing. Most conventional surfactants are synthesized from petroleum derivatives and count with other undesirable properties from an environmental perspective – such as a toxic effect on marine organisms – and these have prompted the study and development of environmentally friendlier alternatives. In this sense, the present work investigated the formation and stability of foams prepared from aqueous solutions of three non-ionic surfactants derived from cardanol, a compound extracted from the liquid of cashew nutshells that has garnered attention as a sustainable precursor for molecules of interest in a wide variety of industrial fields. The surfactants, which were studied individually and as part of binary mixtures prepared with sodium dodecyl sulfate (SDS), differ between one another only in the number of ethoxy groups (EO) that make up the hydrophilic moieties of their molecules (nEO, n = 7, 9 or 12). Foamability tests were conducted with foams prepared by mechanical agitation of a fixed volume of solution. Foam stability, in its turn, was comparatively assessed for dispersions produced using the Tessari technique. The obtained results were corroborated by studies on the thermoresponsive behavior of the cardanol-derived surfactants, by static and dynamic tensiometry measurements and by dynamic light scattering, turbidity and bulk rheology analyses. No significant synergistic effect was observed for the nEO-SDS mixtures at all tested concentrations; in particular, the stability of foams prepared from these binary solutions proved equal to that attained with SDS solutions of same concentration. For the individual systems, the solutions prepared with the cardanol-derived surfactant with 9 ethoxy units in its hydrophilic moiety (9EO) at 1.0% and 2.0% v/v produced the most kinetically stable foams. The greater stabilization capability of these systems was attributed to the morphology adopted by 9EO aggregates at the temperature at which the experiments were conducted: the aforementioned aggregates constituted elongated, rod-like micelles that entangle with each other, increasing bulk phase viscosity and hindering liquid drainage. The gathered results prove themselves relevant due to the fact that they (1) demonstrate the potential of new, sustainable compounds as ingredients for high-quality foaming formulations as well as (2) evidence the existence of a delicate – and, more often than not, neglected in the specialized literature – balance between the surface properties of a system and the characteristics of its continuous phases.
Palavras-chave: Espumas
Surfactantes Não-Iônicos
Cardanol
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA DE INTERFACES
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química 
Citação: LOPES, Carolina Ravazzano Azevedo. Formação e estabilidade de espumas líquido-gás a partir de soluções aquosas de surfactantes derivados de cardanol. 2023. 178 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39900
Data do documento: 10-Ago-2023
Aparece nas coleções:Tese (Química)

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