Pigmentos híbridos baseados em saponitas e ácido carmínico

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Cavalcanti, G. (UFPB) ; Zhuang, G. (CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES) ; Rodrigues, F. (UEPB) ; Jaber, M. (SORBONNE UNIVERSITÉ, FACULTÉ DES SCIENCES) ; Fonseca, M.G. (UFPB)

Resumo

O desenvolvimento de pigmentos híbridos tem sido apontado como uma alternativa para solucionar problemas de fotoestabilidade como a do ácido carmínico (AC). A síntese destes pigmentos propõe unir a versatilidade e estabilidade das matrizes inorgânicas com as propriedades de fotocromia dos corantes orgânicos conferindo uma maior proteção aos pigmentos formados. Assim o presente trabalho buscou sintetizar pigmentos tendo como base o AC e o argilomineral saponita e seus derivados, por duas rotas diferentes: adsorção e coprecipitação. Os sólidos gerados foram caracterizados e avaliados quanto à fotodegradação à luz ao longo do tempo. Os ensaios realizados demonstraram que foi possível gerar pigmentos com propriedades fotocrômicas diferentes do corante de partida e mais estáveis.

Palavras chaves

Saponita; Ácido Carmínico ; Pigmentos híbridos

Introdução

As primeiras civilizações trouxeram inúmeras contribuições para a descoberta de pigmentos naturais, como o caso do pigmento azul Maia, sendo uma das principais marcas de sua presença.Diversos estudos sobre o azul de Maia monstram que trata-se de um compostos de inclusão em que uma mistura do índigo com sais nos canais do argilomineral paligorskita, que apresenta impressionante estabilidade ao longo do tempo (SÁNCHEZ DEL RÍO et al., 2006). O ácido carmínico (AC) trata-se de um pigmento natural derivado da cochonilha que apresenta grande interesse arqueológico, porém quando usado em sua forma pura apresenta vulnerabilidade a variações térmicas e à fotodegradação. Esse fenômeno tem sido comumente observado nas pinturas e tem levado ao desenvolvimento de novos pigmentos derivados do ácido carmínico com maior fotoestabilidade (RADER BOWERS; SCHMIDTKE SOBECK, 2016; TRIGUEIRO et al., 2018). A produção de pigmentos híbridos surge como uma alternativa para o desenvolvimento de novos sistemas mais estáveis. A utilização de argilominerais, como por exemplo, a saponita, são relatadas por apresentarem alto desempenho no desenvolvimento de novos pigmentos, com propriedades de estabilidade melhoradas(FOURNIER et al., 2016; LU et al., 2018; TIAN et al., 2017; ZHUANG et al., 2019). A preparação de outros sistemas a partir de um precursor inorgânico também é uma possibilidade, como por exemplo, via encapsulamento em hidrogéis(DOS SANTOS et al., 2018; LATTHE; HIRASHIMA; RAO, 2009). Diante do exposto, o presente estudo buscou investigar a estabilidade do ácido carmínico quando adsorvido em saponita, saponita pilarizada com alumínio e e coprecipitado em hidrogéis com composição do mineral saponita.

Material e métodos

Os reagentes utilizados nas sínteses foram adquiridos da empresa Sigma- Aldrich com grau analítico sem purificação previa. Obtenção de saponita pilarizada com alumínio (PilSap) O procedimento para preparação da saponita pilarizada seguiu procedimento conforme descrito por Bergaoui et al. 1995. Uma solução contendo AlCl3 e NaOH em relação OH:Al em mol de 2,2 foi mantida por 24 h a 25°C sob agitação. Uma suspensão aquosa de argila foi preparada com concentração de 3,2 g L-1 e mantida sob agitação por 3 h. Em seguida, a solução de alumínio foi gotejada a esta solução e a mistura resultante permaneceu sob agitação durante 24 h a 25°C e posteriormente foi lavada e seca a 50 °C durante 24 h. Ao término do processo, a amostra intercalada com espécies de alumínio foi denotada como Sap-Al e levada a calcinação à 500 ° C por 4 h e denotada PilSap. Preparação dos pigmentos híbridos Os pigmentos foram preparados por duas rotas: adsorção e co-precipitação. Na primeira a Sap e PilSap reagiram com uma solução de CA, a 0,6 g L− 1 em pH 2,5. A suspensão argila/solução do corante foi mantida sob agitação por 4 h a temperatura de 25 oC e posteriormente, o sólido foi separado por centrifugação, lavado com água deionizada e seco a 50 °C por 24 h, seguindo mesmo método descrito anteriormente (TRIGUEIRO et al., 2018). Para o pigmento preparado por co- precipitação (CSap/AC), utilizou-se um hidrogel com sais precursores com a composição referente a saponita em mol de IV(Si3,6 Al0,4)VI(Mg3,0)O10(OH, F)2(Na)0,4 .691,20 H2O. O sistema foi mantido sob agitação a 25°C por 4 h. Posteriormente uma alíquota de 12 g do gel e 1,2 g do AC (10% m/m) foram auto clavados a 120 °C por 10 dias e, em seguida, o material foi lavado e seco a 50 °C durante 24 h.

Resultado e discussão

Os resultados de difração de raios X para as amostras mostram que após a interação com o AC, Figura 1, houve um aumento no valor do espaçamento basal de 1,21 para 1,54 nm em Sap/CA e 1,37 a 1,5 nm em PilSap/CA também sugere que a interação entre o corante e a saponita ocorre via reação de intercalação. A amostra obtida por co- precipitação apresentou baixa cristalinidade, não sendo obtida a fase saponita. Os espectros de infravermelho apresentaram os picos característicos do argilomineral, previstos em literatura (TAO et al., 2016). Após a adsorção não foi observada a banda referente ao ʋ C = O. O pigmento obtido por coprecipitação apresentou as bandas em 1567 cm-1 e 1419 cm-1 relacionada ao grupo antraquinona que sofreu deslocamento em relação ao espectro do ácido carmínico isolado. As curvas de DTG mostraram três eventos de perda de massa para a Sap/AC e PilSap/AC, o primeiro refere-se a decomposição da matéria orgânica e a desidratação que ocorrem simultaneamente; o segundo corresponde à decomposição da matéria orgânica remanescente e o último evento refere-se à disidroxilação do argilomineral (GUILLERMIN et al., 2019; TRIGUEIRO et al., 2018). As variações de cor ao longo do tempo nos pigmentos foram determinadas usando parâmetros CIE (L*, a*, b*), Figura 2. Os valores de ΔE* fornecem informações sobre a estabilidade dos pigmentos uma vez que quanto maior o ΔE* menor a estabilidade do pigmento formado (KOKALJ et al., 2019). Os pigmentos Sap/AC apresentaram valores maiores de ΔE* (ΔE* < 40). Em contraste, os pigmentos formados a partir da amostra com pilares de alumínio mostraram-se mais estáveis com valores de ΔE menores que 11 e o CSap/AC apresentou alta estabilidade com valores de ΔE * inferiores a 7.

Conclusões

Os resultados demonstraram que os pigmentos gerados por adsorção apresentaram características diferentes dos produzidos via processo sol-gel. Para a Sap/AC observou-se uma interação fraca que está diretamente relacionado com as espécies em solução em valores de pH = 2,5 (pKa1 = 2,8), no caso da PilSap/AC a interação ocorre majoritariamente pela quelação do alumínio presente nos pilares. Para o CSap/AC a mistura de óxidos presentes no gel pode gerar o mesmo tipo de interação com o corante observada na amostra pilarizada. A CSap/AC apresentou maior estabilidade á luz que as demais amostras.

Agradecimentos

A CAPES pela bolsa de pesquisa e ao programa CAPES/COFECUB (835/2015) pelo suporte financeiro.

Referências

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