Compósitos de poli(álcool vinílico) Contendo Hidroxissais Lamelares de Zinco, Intercalados com Corantes Aniônicos Azo (Tropaeolina 0 e Tropaeolina 00)
Poly(vinyl alcohol) Composites Containing Layered Hydroxide Salts, Intercalated with Anionic Azo Dyes (Tropaeolin 0 and Tropaeolin 0)
Silva, Marlon Luiz N. da; Marangoni, Rafael; Silva, Aline Hara da; Wypych, Fernando; Schreiner, Wido Herwig
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282013005000026
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.23, n2, p.248-256, 2013
Resumo
Hidroxissais lamelares de zinco foram intercalados com corantes aniônicos azo, obtendo-se pigmentos de coloração laranja. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X (XRD), espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise térmica (TGA/DTA/DSC) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). Após caracterização, os pigmentos lamelares foram dispersos em uma matriz de poli(álcool vinílico) – PVA, em concentrações variáveis, em relação à massa de PVA. Filmes homogêneos, transparentes e coloridos foram obtidos pelo método de "casting" úmido e mantidos em dessecador em umidade controlada de 65 % por uma semana e avaliados quanto às suas propriedades mecânicas. Devido às diferentes polaridades dos ânions intercalados, diferentes comportamentos foram observados para os pigmentos quando utilizados como cargas em PVA. Esse trabalho abre uma frente de pesquisas na utilização de hidroxissais lamelares intercalados com corantes aniônicos, como cargas alternativas em materiais compósitos poliméricos.
Palavras-chave
Hidroxissais lamelares, poli(álcool vinílico) – PVA, corantes azo laranja, compósitos coloridos, propriedades mecânicas
Abstract
Layered zinc hydroxide salts were intercalated with anionic azo dyes, obtaining orange pigments. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), thermal analysis (TGA/DTA/DSC) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After characterization, the layered pigments were dispersed into a matrix of poly(vinyl alcohol) – PVA, in variable concentrations, in relation to the PVA mass. Homogeneous, transparent and colorful films were obtained by wet casting method and kept in a desiccator at 65% of humidity for one week and evaluated in relation to their mechanical properties. Owing to the different intercalated anions polarities, different behaviors were observed for both pigments when used as fillers in PVA. This work opens a research front in the utilization of layered hydroxide salt intercalated with anionic dyes, as alternative fillers in polymer composite materials.
Keywords
Layered hydroxide salts, poly(vinyl alcohol) – PVA, orange azo dyes, colored composites, mechanical properties
References
1. Usuki, A.; Kawasumi, M.; Kojima, Y.; Okada, A.; Kurauchi, T.
& Kamigaito, O. - J. Mat. Res., 8, p.1174 (1993). http://dx.doi.
org/10.1557/JMR.1993.1174
2. Usuki, A.; Kojima, Y.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T. & Kamigaito, O. - J. Mat. Res., 8, p.1179 (1993). http:// dx.doi.org/10.1557/JMR.1993.1179
3. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T. & Kamigaito, O. - J. Mat. Res., 8, p.1185 (1993). http:// dx.doi.org/10.1557/JMR.1993.1185
4. Leroux, F. & Besse, J. P. - Chem. Mater., 13, p.3507 (2001). http:// dx.doi.org/10.1021/cm0110268
5. Zammarano, M.; Bellayer, S.; Gilman, J. W.; Franceschi, M.; Beyer, F. L.; Harris, R. H. & Meriani, S. - Polymer., 47, p.652 (2006). http:// dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.11.080
6. Li, L.; Ma, R. Z.; Ebina, Y.; Iyi, N. & Sasaki, T. - Chem. Mater., 17, p.4386 (2005). http://dx.doi.org/10.1021/cm0510460
7. Moujahid, E. M.; Besse, J. P. & Leroux, F. - J. Mater. Chem., 12, p.3324 (2002). http://dx.doi.org/10.1039/b205837p
8. Liao, C. S. & Ye, W. B. - Electrochim. Acta, 49, p.4993 (2004). http:// dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2004.06.018
9. Forano, C. – “Environmental remediation involving layered double hydroxides”, in: Clay Surfaces: Fundamentals and applications, cap.15, Wypych F. & Satyanarayana, K. G. (ed.), Elsevier, Amsterdam (2004). http://dx.doi.org/10.1016/S1573-4285(04)80050-4
10. Wypych, F. & Satyanarayana, K. G. - J. Colloid Interface Sci., 285, p.532 (2005).
11. Wypych, F.; Arizaga, G. G. C. & Satyanarayana, K. G. – “Synthetic layered materials/polymer nanocomposites”, in: Polymer Nanocomposite Research Advances, cap.4, Thomas, S. & Zaikov, G.E. (ed.), Nova Science Publishers, Inc., New York (2008).
12. Li, B. G.; Hu, Y.; Zhang, R.; Chen, Z. Y. & Fan, W. C. - Mat. Res. Bull., 38, p.1567 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0025- 5408(03)00203-4
13. Arizaga, G. G. C.; Satyanarayana, K. G. & Wypych, F. - Solid State Ionics, 178, p.1143 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.ssi.2007.04.016
14. Meyn, M.; Beneke, K. & Lagaly, G. – Inorg. Chem., 32, p.1209 (1993). http://dx.doi.org/10.1021/ic00059a030
15. Yacaman, M. J.; Rendon, L.; Arenas, J. & Puche, M. C. J. - Science, 273, p.223 (1996). http://dx.doi.org/10.1126/science.273.5272.223
16. Goes, A. M.; Carvalho, S.; Oréfice, R. L.; Averous, L.; Custódio, T. A.; Pimenta, J. G.; Souza, M. B.; Branciforti, M. C. & Bretas, R. E. S. – Polímeros, 22, p.34 (2012). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282012005000012
17. Passos, A. A.; Tavares, M. I. B.; Cucinelli Neto, R.; Moreira, L. A. & Ferreira, A. G. - Polímeros, 21, p.98 (2011). http://dx.doi.org/10.1590/ S0104-14282011005000023
18. Resende, D. K.; Dornelas, C. B.; Tavares, M. I. B.; Gomes, A. S.; Moreira, L. A.; Cabral, L. M. & Simeoni, L. A. - Polímeros, 20, p.131 (2010). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282010005000031
19. Medeiros, V. N.; Araujo, E. M.; Maia, L. F.; Pereira, O. D.; Arimateia, R. R. & Paz, R. A. - Polímeros, 18, p.302 (2008). http://dx.doi. org/10.1590/S0104-14282008000400008
20. Dornelas, C. B.; Resende, D. K.; Tavares, M. I. B.; Gomes, A. S. & Cabral, L. M. - Polímeros, 18, p.187 (2008). http://dx.doi.org/10.1590/ S0104-14282008000200017
21. Marangoni, R.; Mikowski, A. & Wypych, F. - J. Colloid Interface Sci., 351, p.384 (2010).
22. Marangoni, R.; Gardolinski, J. E. F. C.; Mikowski, A. & Wypych, F. - J. Solid State Electrochem., 15, p.303 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/ s10008-010-1056-2
23. Moulder, J. F.; Sobol, W. F. & Bomben, K. D. – “Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy”, Eden Prairie (1995).
24. XPS International. - “754 Leona Lane Mountain View”, Ca, 94040, USA. (Spectral Data Processor Software Version 3.2).
25. Stählin, W. & Oswald, H. R. - Acta Crystalograp. B, 26, p.860 (1970). http://dx.doi.org/10.1107/S0567740870003230
26. Allmann. R. - Zeit. Kristallog., 126, p.417 (1968).
27. Melanova, K.; Benes, L.; Zima, V. & Svoboda, J. - J. Inclus. Phen. Macroc. Chem., 51, p.97 (2005).
28. Illaik, A.; Vuillermoz, C.; Commereuc, S.; Taviot-Gheho, C.; Verney, V. & Leroux, F. - J. Phys. Chem. Solids, 69, p.1361 (2008). http:// dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.10.019
29. Géraud, E.; Bouhent, M. M.; Derriche, Z.; Leroux, F.; Prevot, V. & Forano C. - J. Phys. Chem. Solids, 68, p.818-823 (2007). http://dx.doi. org/10.1016/j.jpcs.2007.02.053
30. Silva, M. A.; Marangoni, R.; Cursino, A. C. T.; Schreiner, W. H. & Wypych, F. – Mat. Chem. Phys. 134, p.392 (2012).
31. Wang, J.; Ren, X. M.; Feng, X. S.; Liu, S. Y. & Sun, D. J. - J. Colloid Interface Sci., 318, p.337 (2008).
32. Zhang, P.; Qian, Q.; Shi, H.; Yang, J. & Frost, R. L. - J. Colloid Interface Sci., 365, p.110 (2012).
33. Ricciardi, R.; Auriemma, F.; Rosa, C. & Lauprêtre, F. - Macromol., 37, p.1921 (2004). http://dx.doi.org/10.1021/ma035663q
34. Holland, B. J. & Hay, J. N. – Polymer, 42, p.6775 (2001). http://dx.doi. org/10.1016/S0032-3861(01)00166-5
35. Uddin, A.J.; Fujie, M.; Sembo, S. & Gotoh, Y. – Carboh. Pol., 87, p.799 (2012). http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.08.071
36. Ramaraj, B.; Nayak, S.K. & Yoon, K. R. - J. Appl. Pol. Sci., 116, p.1671 (2010).
37. Huang, S.; Cen, X.; Zhu, H.; Yang, Z.; Yang, Y.; Tjiu, W. W. & Liu, T. - Mat. Chem. Phys., 130, p.890 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j. matchemphys.2011.08.005
2. Usuki, A.; Kojima, Y.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T. & Kamigaito, O. - J. Mat. Res., 8, p.1179 (1993). http:// dx.doi.org/10.1557/JMR.1993.1179
3. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T. & Kamigaito, O. - J. Mat. Res., 8, p.1185 (1993). http:// dx.doi.org/10.1557/JMR.1993.1185
4. Leroux, F. & Besse, J. P. - Chem. Mater., 13, p.3507 (2001). http:// dx.doi.org/10.1021/cm0110268
5. Zammarano, M.; Bellayer, S.; Gilman, J. W.; Franceschi, M.; Beyer, F. L.; Harris, R. H. & Meriani, S. - Polymer., 47, p.652 (2006). http:// dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.11.080
6. Li, L.; Ma, R. Z.; Ebina, Y.; Iyi, N. & Sasaki, T. - Chem. Mater., 17, p.4386 (2005). http://dx.doi.org/10.1021/cm0510460
7. Moujahid, E. M.; Besse, J. P. & Leroux, F. - J. Mater. Chem., 12, p.3324 (2002). http://dx.doi.org/10.1039/b205837p
8. Liao, C. S. & Ye, W. B. - Electrochim. Acta, 49, p.4993 (2004). http:// dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2004.06.018
9. Forano, C. – “Environmental remediation involving layered double hydroxides”, in: Clay Surfaces: Fundamentals and applications, cap.15, Wypych F. & Satyanarayana, K. G. (ed.), Elsevier, Amsterdam (2004). http://dx.doi.org/10.1016/S1573-4285(04)80050-4
10. Wypych, F. & Satyanarayana, K. G. - J. Colloid Interface Sci., 285, p.532 (2005).
11. Wypych, F.; Arizaga, G. G. C. & Satyanarayana, K. G. – “Synthetic layered materials/polymer nanocomposites”, in: Polymer Nanocomposite Research Advances, cap.4, Thomas, S. & Zaikov, G.E. (ed.), Nova Science Publishers, Inc., New York (2008).
12. Li, B. G.; Hu, Y.; Zhang, R.; Chen, Z. Y. & Fan, W. C. - Mat. Res. Bull., 38, p.1567 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0025- 5408(03)00203-4
13. Arizaga, G. G. C.; Satyanarayana, K. G. & Wypych, F. - Solid State Ionics, 178, p.1143 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.ssi.2007.04.016
14. Meyn, M.; Beneke, K. & Lagaly, G. – Inorg. Chem., 32, p.1209 (1993). http://dx.doi.org/10.1021/ic00059a030
15. Yacaman, M. J.; Rendon, L.; Arenas, J. & Puche, M. C. J. - Science, 273, p.223 (1996). http://dx.doi.org/10.1126/science.273.5272.223
16. Goes, A. M.; Carvalho, S.; Oréfice, R. L.; Averous, L.; Custódio, T. A.; Pimenta, J. G.; Souza, M. B.; Branciforti, M. C. & Bretas, R. E. S. – Polímeros, 22, p.34 (2012). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282012005000012
17. Passos, A. A.; Tavares, M. I. B.; Cucinelli Neto, R.; Moreira, L. A. & Ferreira, A. G. - Polímeros, 21, p.98 (2011). http://dx.doi.org/10.1590/ S0104-14282011005000023
18. Resende, D. K.; Dornelas, C. B.; Tavares, M. I. B.; Gomes, A. S.; Moreira, L. A.; Cabral, L. M. & Simeoni, L. A. - Polímeros, 20, p.131 (2010). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282010005000031
19. Medeiros, V. N.; Araujo, E. M.; Maia, L. F.; Pereira, O. D.; Arimateia, R. R. & Paz, R. A. - Polímeros, 18, p.302 (2008). http://dx.doi. org/10.1590/S0104-14282008000400008
20. Dornelas, C. B.; Resende, D. K.; Tavares, M. I. B.; Gomes, A. S. & Cabral, L. M. - Polímeros, 18, p.187 (2008). http://dx.doi.org/10.1590/ S0104-14282008000200017
21. Marangoni, R.; Mikowski, A. & Wypych, F. - J. Colloid Interface Sci., 351, p.384 (2010).
22. Marangoni, R.; Gardolinski, J. E. F. C.; Mikowski, A. & Wypych, F. - J. Solid State Electrochem., 15, p.303 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/ s10008-010-1056-2
23. Moulder, J. F.; Sobol, W. F. & Bomben, K. D. – “Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy”, Eden Prairie (1995).
24. XPS International. - “754 Leona Lane Mountain View”, Ca, 94040, USA. (Spectral Data Processor Software Version 3.2).
25. Stählin, W. & Oswald, H. R. - Acta Crystalograp. B, 26, p.860 (1970). http://dx.doi.org/10.1107/S0567740870003230
26. Allmann. R. - Zeit. Kristallog., 126, p.417 (1968).
27. Melanova, K.; Benes, L.; Zima, V. & Svoboda, J. - J. Inclus. Phen. Macroc. Chem., 51, p.97 (2005).
28. Illaik, A.; Vuillermoz, C.; Commereuc, S.; Taviot-Gheho, C.; Verney, V. & Leroux, F. - J. Phys. Chem. Solids, 69, p.1361 (2008). http:// dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.10.019
29. Géraud, E.; Bouhent, M. M.; Derriche, Z.; Leroux, F.; Prevot, V. & Forano C. - J. Phys. Chem. Solids, 68, p.818-823 (2007). http://dx.doi. org/10.1016/j.jpcs.2007.02.053
30. Silva, M. A.; Marangoni, R.; Cursino, A. C. T.; Schreiner, W. H. & Wypych, F. – Mat. Chem. Phys. 134, p.392 (2012).
31. Wang, J.; Ren, X. M.; Feng, X. S.; Liu, S. Y. & Sun, D. J. - J. Colloid Interface Sci., 318, p.337 (2008).
32. Zhang, P.; Qian, Q.; Shi, H.; Yang, J. & Frost, R. L. - J. Colloid Interface Sci., 365, p.110 (2012).
33. Ricciardi, R.; Auriemma, F.; Rosa, C. & Lauprêtre, F. - Macromol., 37, p.1921 (2004). http://dx.doi.org/10.1021/ma035663q
34. Holland, B. J. & Hay, J. N. – Polymer, 42, p.6775 (2001). http://dx.doi. org/10.1016/S0032-3861(01)00166-5
35. Uddin, A.J.; Fujie, M.; Sembo, S. & Gotoh, Y. – Carboh. Pol., 87, p.799 (2012). http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.08.071
36. Ramaraj, B.; Nayak, S.K. & Yoon, K. R. - J. Appl. Pol. Sci., 116, p.1671 (2010).
37. Huang, S.; Cen, X.; Zhu, H.; Yang, Z.; Yang, Y.; Tjiu, W. W. & Liu, T. - Mat. Chem. Phys., 130, p.890 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j. matchemphys.2011.08.005