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Resumo pigmentos inorganicos corrigido

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U N I V E RS I DA DE FED E R AL D O RI O G RA NDE D O SU L
TE CN O L O G I A I N O RGAN ICA - QU I 01019
A lunos: Felipe S chneid er, João Vogt , S t iven Rheinland er
Indús t ri a de pigme ntos inorgânicos
1.
Introdução
O s pigment os e os corantes são subst âncias que, quand o aplicad as a um mat erial, lhe conf erem cor. A
principal d if erença ent re pigment os e corant es é que, quand o aplicad os, os pigment os são insolúveis e os corant es
o solúveis. O ut ro d if erencial ent re os d ois prod ut os d iz respeit o à cobert ura: quand o se usa o pigmento numa
t inta ele promove simultaneamente a cobert ura, a opacid ad e, o t ingiment o e a cor. Por out ro lad o , o corant e
promove o t ingiment o, sem proporcionar cobert ura. D esta f orma, o corant e mant ém a t ransparência d o objet o
t ingid o, enquanto o pigment o d á cor e remove a t ransparência.
Exist em várias cat egorias d e pigment os, t ais como os orgânicos, inorgânicos, nat urais, sint ét icos,
minerais, f luorescent es, perolad os e muitos out ros. O s pigment os inorgânicos se caracterizam pela elevad a
est abilid ad e química e térmica. São geralment e d e custo mais baixo que os pigment os orgânicos, possuem
elevad o índ ice d e ref ração e t ambém, baixa t oxicid ad e para o homem e para o ambiente. Por out ro lad o os
pigmentos orgânicos possuem t ons muit o brilhant es e elevad o pod er d e col oração, com um baixo índ ice de
ref ração. Os pigmentos nat urais mais ut ilizad os são os óxid os simples como os d e f erro e os espilios, cont endo
met ais d e t ransição. O s pigment os sintét icos são preparad os med iant e proced iment os químicos, apresent ando
alt o grau d e pureza e unif ormid ad e, permit ind o a obt enção d e cores não encont rad as nos pigmentos nat urais.
2.
C lassif icação dos pigmentos inorgânicos
O s pigment os inorgânicos pod em ser classif icad os usand o d if erent es crit érios, t ais como a cor, estrut ura,
nat ureza química, crist aloquímica ou aspectos d a ut ilização ind ustrial d o pigmento. A s principais classficações
se encont ram a seguir:
Pigment os brancos: O ef eit o ópt ico é causad o pela não seletivid ad e d a d ispersão d a luz. Exemplos:
d ióxid o d e t it ânio e pigmentos d e sulf et o d e zinco, zinco branco.
Pigment os colorid os: O ef eito ópt ico é causad o pela absorção seletiva d a luz e t ambém pe la alta
selet ivid ad e d e d ispersão d a luz. Exemplos: óxid o d e f erro vermelho e amarelo, pigment os d e cád mio,
pigmentos ult ramarinhos, cromo amarelo e cobalto azul.
Pigment os pret os: O ef eito ópt ico é causad o pela não selet ivid ad e d e absorção d a luz. Exemplos:
pigmentos d e carbono e d e óxid o d e f erro.
Pigment os d e brilho: O ef eit o ópt ico é causad o pela ref lexão regular e int erf erência.
Pigment os luminescentes: F luorescentes: a luz d e longo compriment o d e ond a é emitid a d epois d a
excitação, em um t empo curt o.
Fosf orescent es: a luz d e longo comprimento d e ond a é emitid a por um longo t empo d epois d a excit ação
3.
Estrutura e cor dos pigmentos inorgânicos
A grand e maioria d os pigmentos inorgânicos é f ormad a por óxid os, sulf et os, hid róxid os, silicat os, sulf at os
e carbonat os. N ormalment e, apresentam-se na f orma d e um componente simples d e est rut uras crist alinas bem
d ef inid as. C ont ud o, os pigment os mist urad os possuem part ículas não unif ormes e multicomponent es. A s
principais est rut uras crist alinas d os pigment os são: cúbica (Cd S , Fe 3O4, C oA l
2O4), t etragonal (TiO 2, SnO 2),
rômbica (α-FeOO H ), hexagonal (α-Fe2O3, α-Cr
2O3) e monoclínica (PbCrO4).

4.
Propriedades desejadas nos pigmentos inorganicos
Para que possa ser consid erad o um pigment o ad equad o, são necessárias algumas propried ad es,
principalment e na ind ústria cerâmica. E nt re elas, pod e-se cit ar:
Baixa solubilid ad e nos vid rad os;
A lt a est abilid ad e t érmica;
Resist ência ao at aque f ísico e químico d e abrasivos, álcalis e ácid os;
D istribuição granulomét rica homogênea e ad equad ament e baixa;
A usência de emissões gasosas no seio d os vid rad os, pois provocariam d ef eitos nos
mesmos;
O ut ras propried ad es complementares t ambém consid erad as import ant es:
Morf ológicas: relacionad as com aspect os d e f orma, tais como d istribuição d o t amanho e f orma d as
part ículas.
sicas: a t end ência d e um pigment o solubilizar -se na mat riz d urante a aplicação ind ust rial d e sua área
superf icial específ ica, quant o mais f ino é o pigment o, maior é sua t end ência a solubilizar -se na mat riz.
D imensões compreend id as entre 0,1 e 10 μ m.
Ó t icas: capacid ad e d e imped ir a t ransmissão d a luz at ravés d a matriz. Pigment os brancos d if rat am t od o o
espect ro d a luz vivel, ao contrário d os pigmentos pretos. Est á relacionad a com as d imensões d as part ículas
e a d if erença entre os índ ices d e ref ração d o pigment o e d a matriz.
Q micas: o pigment o d eve ser compat ível com os component es d o sist ema.
5.
A plicações
Ent re os set ores que os pigmentos inorgânicos encont ram maior aplicação est ão os set ores d e: plást icos,
cosmét icos, vernizes, papel, t ecid o, d ecoração, mat eriais d e construção e cerâmicos. Pod emos perceber a
import ância d os pigment os para o set or ind ustrial pela gra nd e varied ad e e t ons d e cores que pod emos encont rar
at ualment e em nosso cot id iano.
6.
Pigmentos Inorganicos mais comuns
6 . 1 .
D ióxido de titânio
O d ióxid o d e t it ânio, t ambém conhecid o como o tit ânio (I V ) ou óxid o d e t itânia, é o óxid o nat ural d e t it ânio,
com a f órmula química TiO 2. Q uand o usad o como pigment o, é chamad o d e t it ânio branco, pigment o branco 6
ou CI 77891. Tem uma vast a gama d e aplicações, como pigment o em t int as e at é como f iltro em prot et or solar.
Processo do sulfato para a obtenção de óxido de titânio:
O mineral cont end o t itânio, geralment e ilmenita, é seco e md o em moinhos d e bolas red uzind o o t amanho
d as parculas at é 40 µm. O prod ut o obt id o, por vezes mist urad o a uma quant id ad e d e escória d e t it ânio, é d igerido
em t anques cônicos d e concret o ou aço inox com ácid o sulf úrico concent rad o. A reação pod e ser iniciad a pela
ad ição d e água, ácid o sulf úrico d ild o ou vapor. A t emperat ura máxima d a m assa reacional pod e alcançar 220
ºC e a reação pod e d urar d e 1 h a 12 h e é most rad a na Equação 1.
FeTi O 3
+ 2H2SO 4
Ti OSO 4
+ FeSO4
+ 2H2O (1)
A t orta obt id a na d igestão é d issolvid a em água f ria ou em ácid o sulf úrico d ild o recuperad o d o processo.
A t emperat ura d eve ser mant id a em valores inf eriores a 85°C a f im d e evit ar hid rólise permanent e. C om a
ut ilização d a ilmenita pura, a concent ração e quivalent e d e óxid o d e t it ânio (I V )
d a solução varia d e 8 % a 12 %
em massa. O f erro (I I I ) presente na solão é red uzid o a f erro (I I ) com a ut ilização d e sucata d e f erro d e acordo
com a Equação 2.
Fe2(SO 4)
3
+ Fe → 3Fe(SO 4) (2)

A pós a clarif icação em espessad ores, o mat erial obt id o é f iltrado para a recuperão d o líquid o remanescente.
A solão passa por um processo d e crist alização seguid o de cent rif ugação para remoção de cerca de 50 % do
sulf at o de f erro d issolvid o. U ma segund a clarif icação remove os últ imos t raços d e resíd uos sólid os. A solução é
concent rad a em um evaporad or cont ínuo at é à concent ração equivalente d e 200 g/L d e óxid o d e t it anio (I V ). O
oxihid rato d e t itânio é precipit ad o d e acord o com a Equação 3, en t re 94 e 110 °C , junt ament e com out ros
componentes solúveis present es. O aquecimento ocorre at ravés d a passagem d e vapor pelo meio. Par a obt er
sement es d e anat ásio, f erve-se a solução d urant e 6 h e para obt er sement es d e rut ilo, f erve-se d urante 3 h.
Ti O SO 4
+ 2H2O T i O (O H)2
+ H2S O 4 (3)
O precipit ad o obt id o é f iltrad o a vácuo, suspenso em água e ref ilt rad o. A t ort a é suspensa em água mais uma
vez e t rat ad a com agent e cond icionant e. N o caso d a prod ução d e anatásio, ut iliza-se o carbonat o d e pot ássio
como agent e cond icionant e, que evita a f ormão d e f rit a, além d e conf erir melhor cobertura e melhor coloração
ao prod ut o f inal. N a prod ução d e rut ilo, é possível ut ilizar carbonat os d e sód io, lítio, pot ássio, magnésio e zinco
como agent es cond icionant es, mas é necessária t ambém a ad ição d e 10 % d e crist ais d e rut ilo a f im d e promover
a rut ilização. Também pod em ser ut ilizad os óxid os d e zinco, d e ant imônio (I I I ) e d e alumínio para a estabilização
d a est rutura crist alina. O hid rat o d e t it ânio como agent e cond icionant e, é f ilt rad o e calcinad o em f ornos a óleo
d urant e 24 h. N est a et apa, o rest ant e d o ácid o sulf úrico que aind a est ava quimicament e ligad o ao precipit ad o é
removid o pela liberação d e óxid o d e enxof re. O prod ut o at inge t emperat uras ent re 800 e 1000°C, d epend endo
t ipo d e pigmento d esejad o, d a t axa d e t ransf erência e d o perf il d e t emperatura d o f orno. O óxid o d e t itanio é ent ão
f ormad o como d emonst rad o pela equação quat ro.
Ti O (O H) 2 Ti O 2 + H2O (4)
A pós a calcinação, o d ióxid o d e t it ânio é resf riad o e md o, primeirament e a seco e, após ser d isperso em
água, a úmid o. Ent ão , ele é hid rosseparad o, espessad o, f iltrad o, seco e remd o. Est e processo est á ilust rad o na,
Figura 1.
Figura 1. Fluxograma d o processo sulf at o para a prod ução d e TiO 2.
Processo do cloreto para a obtenção de óxido de titân io
O t it ânio da matéria-prima é convertid o a t etracloret o de t it ânio em uma at mosf era red ut ora cont endo
coque e gás cloro, como most ra a Equação 5.