Engenharia Reversa - Determinação Qualitativa e Quantitativa dos Componentes de uma Tinta (Esmalte Sintético)

Resumo

Trabalho realizado no intuito de separar, identificar e quantificar os componentes de uma tinta esmalte sintético comercial de coloração branca. A separação se deu por centrifugações sucessivas com Acetona P.A, de pureza 99,5%. Para identificação foram utilizadas as técnicas de Infravermelho e Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas, sendo a primeira para identificar as substâncias que compunham a resina e o pigmento e a segunda técnica para identificação das substâncias que compunham o solvente da tinta estudada. A utilização de tais técnicas proporcionou a capacitação da mão de obra na área de química analítica, área extremamente carente na Região Norte, sendo este fator um dos principais motivos do desenvolvimento deste trabalho.

Palavras chaves

Tinta; Cromatografia gasosa; Infravermelho

Introdução

A Engenharia reversa se trata de um processo de descobrir como um determinado objeto de estudo funciona através do desmonte de suas partes, analisando-as. Muitas vezes confundem o termo engenharia reversa como sendo um processo de cópia, mas esta pode ser utilizada de diversas formas, além disso. Ao compreender o funcionamento de um objeto que está sendo analisado através da engenharia reversa, pode-se melhorar o funcionamento deste, encontrar soluções para pequenos problemas, e até mesmo criar algo novo, totalmente diferente do que se está estudando (HAUTSCH, 2009). No caso do trabalho, o objeto de estudo é uma tinta esmalte sintético. A tinta se trata de uma composição química, pigmentada ou não, que após sua aplicação se converte em um revestimento, proporcionando às superfícies: acabamento, resistência e proteção (DONADIO, et al, 2011). Os componentes básicos da tinta são resina, pigmento e solvente. A resina é a parte não volátil da tinta, que serve para aglomerar as partículas de pigmentos. Pigmento, por sua vez, é o material sólido finamente dividido, insolúvel no meio, utilizado para conferir cor, opacidade, certas características de consistência e outros efeitos. Já o solvente é o líquido volátil, geralmente de baixo ponto de ebulição, utilizado nas tintas e correlatos para dissolver a resina (FAZENDA, 2009). O processo de aplicação da Engenharia Reversa sobre a Tinta envolve técnicas analíticas complexas como Cromatografia Gasosa e Infravermelho. Dessa forma, é possível preparar mão de obra qualificada nesta área a partir do desenvolvimento de um trabalho como este. Isto demonstra uma grande importância, principalmente na Região Norte, a qual se trata de uma região carente em mão de obra qualificada na área da química analítica.

Material e métodos

Para a qualificação, realizou-se primeiramente a separação dos componentes da tinta por meio de centrifugações durante 20 min, em 4.000 rpm, utilizando Acetona como solvente de extração. Realizou-se 5 lavagens para total separação. O solvente da tinta e a resina solubilizaram na acetona e o pigmento se depositou ao fundo. Recolheu-se então 1 mL do líquido e o armazenou em vial para posterior análise do solvente da tinta. O restante do líquido foi então colocado na estufa para total evaporação do solvente, restando apenas a resina. O pigmento também foi seco em estufa. O solvente foi então analisado utilizando cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas. Foi utilizado o equipamento instalado na central de análises químicas do grupo de pesquisa “Química Aplicada à Tecnologia” da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas – UEA. O equipamento é da marca Agilent Technologies, modelo – CG-7890B acoplado a um espectrômetro de massas modelo MS-5977A. As condições iniciais do equipamento foram: Coluna: DB-5 ((5%-Fenil-)-metilpolisiloxano); Injetor: Split (20:1); Detector: FID e MS; Forno: 30°C/3min. – 290°C – rampa: 5°C/min; Volume injeção: 0,5 μL. Para analisar a resina e o pigmento utilizou-se Espectrofotômetro na região do Infravermelho. O equipamento utilizado é da marca Shimadzu, modelo IRAffinity – 1S. Para a quantificação do solvente utilizou-se a técnica de Padronização interna, onde o padrão interno foi a 4-metil-2-pentanona. As condições de análise foram as mesmas utilizadas na parte qualitativa. Já para a quantificação da resina e do pigmento, realizou-se o mesmo procedimento de separação por centrifugação. A quantificação foi, então, realizada através da massa de cada componente.

Resultado e discussão

Através da Técnica de Infravermelho foi possível determinar que a resina da tinta se trata de um poli ftalato, tendo-se este resultado expresso em 84,7% de probabilidade de chance de se tratar desta substância. Esta possibilidade foi estabelecida por uma biblioteca virtual de Espectros de infravermelho, a qual se teve acesso através do programa "Lab Solutions IR". A partir dessa informação observou-se as bandas do Espectro, a fim de confirmar a composição da resina. E observou-se bandas características do grupo ftalato (SILVERSTEIN, 1994). Através da sua massa determinou-se que a resina compõe 38% da tinta estudada. O pigmento foi caracterizado da mesma forma se mostrando ser composto por Óxido de Titânio (TiO2). Este fato já era esperado, uma vez que segundo Leal (2005), o pigmento branco geralmente é formado por esse óxido. Observou-se em seu espectro a presença de Ligações Ti-O-Ti, confirmando assim, a sua composição (RAMOS, 2012). Através da sua massa determinou-se que este compõe 10% da tinta. O solvente, responsável por 52% da tinta, é composto basicamente por uma fração de petróleo chamada Querosene, por Tolueno e Xileno. Estes foram determinados através de Cromatografia gasosa acoplada a Espectrômetro de Massas, por meio de seus espectros de massa e por avaliação de tempo de retenção. Através da Técnica de Padronização Interna, utilizando a 4-metil-2-pentanona como padrão interno, determinou-se que dentro desses 52%, 46,5% devia-se ao Querosene, 0,6% ao Tolueno e 4,9% ao Xileno.

Figura 1 - (a) Espectro de Infravermelho da Resina; (b) Espectro de Infravermelho do Pigmento; (c) Espectro de Infravermelho do Solvente da Tinta.

Conclusões

Conclui-se que as técnicas utilizadas foram eficientes para alcançar os objetivos estipulados, proporcionando conhecimento sobre composição de tintas e sobre o funcionamento dos equipamentos utilizados, aprendendo, assim, a operá-los corretamente. Além de determinar não somente do que são formados os componentes de uma tinta esmalte sintético, mas também as quantidades de cada.

Agradecimentos

Ao Grupo de Pesquisa "Química Aplicada à Tecnologia", ao Prof. Dr. Sergio Duvoisin Junior, a Técnica Química Sara Loiola e a FAPEAM.

Referências

1. DONADIO, P. A., ABRAFATI. Manual básico sobre tintas. 2011.
2. FAZENDA, J.M.R. – Tintas – Ciência e Tecnologia – Edgar BLUCHER – 2009.
3. HAUTSCH, O. O que é Engenharia Reversa? 2009. Disponível em: https://www.tecmundo.com.br/pirataria/2808-o-que-e-engenharia-reversa-.htm Acesso 01 agosto de 2017.
4. RAMOS, D. D. Estudo da degradação fotocatalítica do metilviologênio em nanopartículas de TiO2 e TiO2/Ag. Dissertação (Mestrado em Química). Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Campo Grande. 2012.
5. SILVERSTEIN, R. M.; BASSLER, G.C.; MORRIL, T. C. Identificação espectrofotométrica de comportos orgânicos. 5ª edição. Editora Guanabara, Rio de Janeiro, 1994.