obtenção de argilas

Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica 432012 a 5 de junho de 1999 - Florianópolis – S.C.

OBTENÇÃO DE ARGILAS ORGANOFÍLICAS PARTINDO-SE DE ARGILA ESMECTÍTICA E DO SAL QUATERNÁRIO DE AMÔNIO “ARQUAD 2HT-75”

Francisco R. Valenzuela DíazLaboratório de Matérias-Primas Particuladas e Sólidos Não-Metálicos, LMPSol

Depto. de Eng. Química. Escola Politécnica, USP. C. Postal 61548 CEP 05429-970, São Paulo, SP.

e-mail: [email protected]

RESUMO

As argilas esmectíticas sódicas encontram amplo uso industrial. Um desses usos é como matéria-prima na obtenção de argilas organofílicas, as quais são utilizadas como componentes de fluidos de perfuração de poços de petróleo à base de óleo e em várias indústrias como as de cosméticos, adesivos, tintas, lubrificantes e outras. Neste trabalho se descreve o procedimento de obtenção, em escala de laboratório, de argilas esmectíticas organofílicas partindo-se de uma argila esmectítica policatiônica proveniente de Campina Grande, PB e do sal quaternário de amônio “Ärquad 2HT-75”. Todos os materiais obtidos, na forma de pó, apresentaram d001 superior a 0,3nm, o que evidencia a intercalação das moléculas do sal quaternário de amônio entre as lâminas do argilomineral. Os materiais pulverulentos obtidos apresentaram inchamento em querosene, óleo de soja comestível, óleo Diesel, tolueno e “Varsol”.

Palavras-chaves: argilas organofílicas; bentonitas organofílicas; argilas esmectíticas organofílicas

INTRODUÇÃO

As bentonitas (consideram-se, neste trabalho, bentonitas como argilas

esmectíticas que tenham, ou que nelas possam ser desenvolvidas, propriedades que

as permitam ter usos tecnológicos), na forma de pó, encontram amplo uso industrial (1 a

3). Souza-Santos(2) efetuou uma revisão sobre compostos “argila + substâncias

orgânicas”. Nessa revisão o autor cita que dentre o grande número de tipos de

compostos pesquisados, os de maior importância industrial atual são as argilas

organofílicas obtidas a partir de argilas esmectíticas sódicas e de sais quaternários de

amônio. Em trabalho anterior(4), utilizando uma amostra de bentonita sódica comercial

e o sal quaternário de amônio “Arquad B50”, foi estudada a influência da concentração

de argila, nas dispersões aquosas de partida (2,0% a 12,0%), nas propriedades dos

materiais organofílicos obtidos. Neste trabalho se estuda, também, a influência da

concentração das dispersões aquosas (2,0; 4,0 e 6,0%, em peso de argila) nas


propriedades dos materiais organofílicos obtidos. Foram utilizados como materiais de

partida, uma argila esmectítica natural policatiônica (submetida, em laboratório a troca

catiônica por sódio) e o sal quaternário de amônio “Arquad H2T-75”.

REVISÃO DA LITERATURA

ARGILAS ESMECTÍTICAS. O Professor Grim descreveu no seu livro

“Bentonites”(1) as principais ocorrências mundiais de argilas esmectíticas, discorrendo

sobre a composição, origem geológica e propriedades tecnológicas das mesmas. O

Professor Souza-Santos(2) listou as ocorrências conhecidas de argilas esmectíticas

brasileiras e cita a maior parte dos trabalhos publicados, no Brasil, sobre os usos

tecnológicos das mesmas.

BENTONITAS QUE INCHAM E QUE NÃO INCHAM EM ÁGUA: Para uso

industrial há dois tipos de argilas esmectíticas: um tipo são as argilas esmectíticas que

tem sódio como cátion interlamelar preponderante e a propriedade de inchar em água,

apresentando geis tixotrópicos (entende-se aqui tixotropia como a transformação sol-

gel isotérmica e reversível) em dispersões aquosas a baixas concentrações de argila;

o outro tipo são as argilas esmectíticas que não incham em água. Este último tipo de

argilas são geralmente policatiônicas ou preponderantemente cálcicas, isto é, não

contém nenhum cátion interlamelar preponderante ou contém cálcio como cátion

interlamelar preponderante.

As argilas esmectíticas que incham em água, quando expostas à umidade

atmosférica adsorvem água, apenas até a quantidade correspondente a uma camada

monomolecular de água em torno de cada partícula. Em meio aquoso, a argila adsorve

continuamente várias camadas de moléculas de água, inchando e aumentando de

volume, a menos que fique confinada num espaço limitado ou que a quantidade de

água disponível seja limitada. Essa adsorção de água de modo continuo promove o

desfolhamento das partículas proporcionando às argilas esmectíticas, que incham em

água, os seus usos tecnológicos exclusivos típicos. Em outras palavras, as argilas

esmectíticas sódicas que incham em água são altamente hidrofílicas, adsorvendo água

na forma de esferas de hidratação dos cátions Na+ intercalados. A quantidade de água

que pode solvatar esses cátions sódio presentes entre as camadas 2:1 é tal que pode-

se, com agitação, provocar a separação dessas camadas, que antes da dispersão da

argila estavam empilhadas formando aglomerados. A separação desses aglomerados


fornece uma dispersão contendo um grande número de partículas com elevada

relação diâmetro/espessura (devida à morfologia lamelar, anisométrica, das partículas

elementares dos argilominerais esmectíticos). Essas partículas, quando a dispersão é

deixada em repouso após ter sido agitada, formam estruturas tipo “castelo de cartas”

ou tipo “favo de mel” tornando a dispersão rígida e viscosa (para concentrações em

torno de 6%, em peso de argila, ou menores, dependendo do grau de delaminação

atingido). Com agitação a estrutura se quebra e a viscosidade cai; é o fenômeno da

tixotropia, a qual pode ser avaliada, para dispersões argilas esmectíticas-água, pela

Viscosidade Plástica Fann(2). Dispersões aquosas de argila esmectítica sódica, à

concentração de 6,0%, em peso de argila, em que esta se encontra altamente

delaminada, apresentam valores de Viscosidade Aparente Fann (VA) igual ou maior a

15cP (1cP = 1mPa.s) e valores de Viscosidade Plástica Fann (VP) igual ou maior a

8,0cP. No ensaio de inchamento de Foster(5), no qual 1,0g de argila é colocado, aos

poucos, em proveta contendo 100ml de água destilada, registrando-se, após 24h de

repouso, o inchamento (isto é, o volume da coluna de argila, em ml/g). As argilas

esmectíticas sódicas que incham em água, apresentam valores superiores a 8ml/g,

podendo-se obter materiais com inchamento superior a 20ml/g. As argilas esmectíticas

que não incham em água não tem sódio (nem lítio) como cátion interlamelar

preponderante. As argilas esmectíticas preponderantemente cálcicas, por exemplo,

quando expostas à umidade atmosférica adsorvem água até uma quantidade

correspondente a três camadas moleculares; em meio aquoso, a adsorção de mais

camadas de moléculas de água não ocorre; não se da o desfolhamento acentuado das

partículas e estas precipitam rapidamente em dispersões aquosas. Dispersões

aquosas a 6,0%, em peso de argila, com argilas assim floculadas, apresentam valores

de Viscosidades Fann baixos, geralmente menores a 5,0cP, para as VA e a 3,0cP para

as VP. Argilas esmectíticas que não incham em água apresentam valores de

inchamento de Foster iguais ou menores a 3ml/g (2). No livro de Güven e Pollastro(6) são

tratados os principais aspectos relativos à reologia dos sistemas aquosos contendo

bentonitas. Os usos Industriais das bentonitas se encontram descritos por Grim(1),

Kendall(3), Wright Jr(7), e Amplian(8).

Existem atualmente, a nível mundial, quatro linhas de pesquisa envolvendo a

utilização industrial de argilas esmectíticas:

a) Obtenção e/ou usos de argilas esmectíticas sódicas com alto grau de

inchamento em água; b) ativação com ácidos fortes visando obter materiais para uso


em ab/adsorção, catálise e na filtração, clarificação e descoramento de óleos minerais,

vegetais e animais; c) obtenção e uso de argilas esmectíticas pilarizadas para uso em

ab/adsorção e catálise e d) obtenção e uso de compostos argilas esmectíticas-

substâncias orgânicas.

OBTENÇÃO DE ARGILAS ESMECTÍTICAS COM ALTO GRAU DE

INCHAMENTO EM ÁGUA. Em países, (como no Brasil), em que não existem

depósitos conhecidos de argilas esmectíticas apresentando, na sua forma natural ou

bruta (após secagem a temperaturas moderadas e moagem), a propriedade de inchar

em água, é prática industrial usual tratar argilas esmectíticas não preponderantemente

sódicas com carbonato de sódio; obtendo-se, por reações de troca catiônica, argilas

esmectíticas sódicas que incham em água. Valenzuela-Díaz et al (9, 10) desenvolveram

um novo método de troca catiônica por sódio ; o qual é utilizado neste trabalho.

ARGILAS ESMECTÍTICAS ORGANOFÍLICAS As argilas esmectíticas

organofílicas são preparadas pela adição de sais quaternários de amônio (com ao

menos uma cadeia contendo 12 ou mais átomos de carbono) a dispersões aquosas de

argilas esmectíticas sódicas. Nestas dispersões aquosas as partículas da argila devem

encontrar-se em elevado grau de delaminação, isto é, as partículas elementares da

argila, que são lamelas, devem encontrar-se (em maior ou menor grau) umas

separadas das outras (e não empilhadas), facilitando a introdução dos compostos

orgânicos, que as irão tornar organofílicas.

As argilas organofílicas apresentam a propriedade de inchar em solventes

orgânicos específicos. Também apresentam a propriedade de fornecer dispersões

tixotrópicas, a baixas concentrações de argila, nesses solventes específicos. Em quais

solventes orgânicos uma dada argila organofílica vai inchar vai depender do tipo de

bentonita sódica que serviu de matéria-prima, do tipo de sal quaternário de amônio e

do processo de obtenção da argila organofílica.

Laba(11) descreve o comportamento das argilas organofílicas em sistemas

orgânicos. Segundo Laba, a parte catiônica das moleculas do sal quaternário de

amônio ocupa os sítios onde anteriormente estavam os cátions sódio e as longas

cadeias orgânicas se situam entre as camadas do argilomineral. Estando essa argila

na presença de um solvente orgânico adequado, adsorve continuamente moléculas do

solvente, inchando, aumentando de volume e fornecendo dispersões tixotrópicas a


baixas concentrações de argila. Freqüentemente o “desfolhamento” ou delaminação

das partículas do argilomineral só é obtido após forte agitação da dispersão.

A efetiva intercalação das moléculas dos sais quaternários de amônio entre as

camadas dos argilominerais pode ser acompanhada por difração de raios-X dos

materiais organofílicos na forma de pó (12,13), observando-se o aumento da distância

interlamelar d001, a qual passa de valores geralmente situados entre 12 a 16 Angstrons

(dependendo da umidade da amostra) da bentonita sódica que serviu de matéria-

prima, para valores situados geralmente entre 20 e 40 Angstrons (argilas com sais

quaternários de amônio intercalados entre as camadas dos argilominerais). O valor da

distânica d001 vai variar com o comprimento da molécula orgânica e com o grau de

inclinação que a mesma apresente em relação ao plano ab do argilomineral.

As argilas organofílicas são amplamente utilizadas(14) como componentes

tixotrópicos em fluidos de perfuração de poços de petróleo à base de óleo; tendo usos

também (entre outros), nas indústrias de fundição de metais, lubrificantes, tintas,

adesivos e cosméticos11.

No Laboratório de Matérias-Primas Particuladas e Sólidos Não-Metálicos –

LMPSol- do Departamento de Engenharia Química da EPUSP, tem sido

desenvolvidos diversos trabalhos(15 a 18), versando sobre a obtenção de argilas

organofílicas, partindo-se de diversas argilas esmectíticas policatiônicas brasileiras e

do sal quaternário de amônio cloreto de benzil-dimetil-dodecil-amônio; tendo obtido

materiais com grau expressivo de inchamento em tolueno, querosene, “Varsol”, óleo

Diesel e óleo de soja comestível. Neste trabalho se descrevem os primeiros resultados

obtidos, no LMPSol, utilizando-se o sal quaternário de amônio Arquad 2HT75.


MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais Utilizou-se uma amostra de argila esmectítica, bruta, policatiônica,

denominada de Verde-Clara, proveniente da localidade de Bravo, Distrito de Boa Vista,

Município de Campina Grande, Paraíba. A amostra pertence à coleção de argilas do

LMPSol e foi fornecida, em 1982, pelo Prof. Dr. Carlos Heber Ferreira (UFPB).

A umidade da amostra bruta (110°C, base seca) é de 21,7%. A amostra bruta

(após secagem a 35°C, desagregação e moagem até passagem em peneira ABNT n°

200, com abertura de 0,075mm), apresenta Inchamento de Foster, em água, de 3ml/g

e em dispersão aquosa a 6,0%, em peso de argila moída, apresenta Viscosidade

Aparente Fann de 3,5cP (3,5mPa.s); sendo assim uma argila de baixo grau de

inchamento em água e de baixo grau de delaminação em água. A amostra bruta, após

secagem a 35°C, desagregação e moagem, apresenta, na difração de raios-X, pico

correspondente à distância basal d001, a 1,45nm (14,5Å) (método do pó), apresentando

também picos correspondentes à caulinita e quartzo.

O sal quaternário de amônio nacional utilizado foi o cloreto de dimetil-di(sebo

hidrogenado)-amônio (predomínio da fração C18 saturada), fornecido pela AKZO com o

nome “Arquad 2HT-75”

Na preparação das dispersões aquosas de partida foi usada água destilada. Nas

trocas catiônicas por sódio foi utilizado carbonato de sódio PA. Na diluição do sal

quaternário de amônio foi utilizado etanol anidro comercial (99,3° INPM). Nos ensaios

de inchamento foram utilizados querosene comercial filtrado, óleo de soja comestível

comercial, tolueno PA, “Varsol” (solvente para uso geral constituído por

hidrocarbonetos leves) e óleo Diesel comercial não aditivado.

Métodos

Preparação das argilas organofílicas: A argila bruta, como recebida, foi ralada

(com ralador de queijo), obtendo-se uma quantidade de aproximadamente 100g de

argila ralada. Com a argila ralada foram preparadas três dispersões aquosas às

concentrações de 2,0%, 4,0% e 6,0%, em peso de argila ralada. O peso das

dispersões foi de 370,0g. As dispersões foram preparadas adicionando-se a argila, aos

poucos e com agitação mecânica concomitante, a recipiente de vidro Pyrex contendo


água destilada. Após a adição da argila a agitação foi continuada por 20 minutos. Em

seguida, foi adicionada a cada dispersão solução aquosa concentrada de carbonato de

sódio (20,0g por 100ml de solução) na proporção de 100meq Na2CO3/100g de argila

seca a 110°C, utilizando-se agitação mecânica concomitante, a qual foi continuada por

20 minutos após a adição do sal. Em seguida os recipientes foram pesados, tampados

e introduzidos em estufa a 90°C ± 5°C, na qual permaneceram por 24 horas. Após

resfriamento, até a temperatura ambiente do laboratório, as dispersões foram pesadas

sendo adicionada água destilada na quantidade necessária para adquirirem o peso

que possuíam antes da introdução na estufa (em nenhum caso foi necessário

adicionar mais do que 1% do peso original da dispersão). Em seguida foram medidas

as Viscosidades Fann(18) das dispersões, utilizando-se um Viscosimetro Fann modelo

35, com velocidades de rotação de 600, 300, 200, 100, 6 e 3rpm.

Após as medidas das viscosidades foi adicionada, a cada dispersão, solução

alcoólica do sal quaternário de amônio (37,5%, em peso de sal em etanol anidro), na

proporção aproximada de 110meq/100g de argila seca a 110°C. A adição do sal foi

efetuada com agitação mecânica concomitante, a qual foi continuada por mais 20

minutos, após os quais os recipientes foram tampados e deixados em repouso à

temperatura ambiente do laboratório. Após 24 horas de repouso as dispersões foram

filtradas em Funil de Büchner e Kitassato, usando-se papel de filtro comum e vácuo de

25 polegadas de mercúrio. Os bolos obtidos foram secos em estufa a 60°C ± 5°C, na

qual permaneceram por um período de 48 horas. Os bolos secos foram desagregados

em almofariz manual até se obter materiais pulverulentos (passando na peneira ABNT

n° 200).

Difração de raios-X. Método do pó: Os materiais obtidos foram caracterizados por

análise de raios-X, método do pó. Foi utilizado um aparelho Philips X’PERT MPD com

radiação K do cobre, tensão de 40KV, corrente de 40mA, tamanho do passo de 0,020

2, tempo por passo de 1,000s e faixa de ensaio de 1 a 16 2.

Inchamentos de Foster: Com os materiais obtidos, na forma de pó, foram

efetuados ensaios de Inchamento de Foster em querosene, tolueno, “Varsol”, óleo de

soja comestível e óleo Diesel. O procedimento utilizado foi é o seguinte: 1,00g de

material é adicionado aos poucos a proveta de 100ml contendo 50ml de líquido. Após

24 horas de repouso, à temperatura ambiente do laboratório, estando a proveta


tampada, registra-se o volume ocupado pela argila. O resultado (Inchamento sem

agitação) é fornecido em ml de inchamento/g de argila. Utilizando-se haste de vidro, de

4,0mm de diâmetro, agita-se mecanicamente o material contido na proveta por um

período de 10 minutos. Tampa-se a proveta e deixa-se em repouso, à temperatura

ambiente do laboratório, por um período de 24 horas. Registra-se o volume ocupado

pela argila. O resultado (Inchamento com agitação) é fornecido em ml de inchamento/g

de argila.

Difração de raios-X. Lâmina orientada: Após o ensaio de Inchamento de Foster,

foi depositado, com pipeta, material de cada proveta em lâmina de vidro. As lâminas

correspondentes às provetas contendo querosene, tolueno e “Varsol” foram secas, à

temperatura ambiente do laboratório, por um período de 24 horas. As lâminas

correspondentes às provetas contendo óleo Diesel foram acondicionadas em estufa a

90C por um período de 5 horas e, em seguida, com auxílio de uma lâmina metálica,

tiveram retirado o excesso de material, deixando-se sobre o vidro uma pequena

camada.de óleo-argila organofílica. As lâminas contendo óleo de soja não

responderam ao tratamento com lâmina metálica e não foram ensaiadas. O aparelho

de DRX e condições utilizadas são as mesmas descritas no método do pó.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As Viscosidades Aparentes Fann das dispersões aquosas a 2,0%, 4,0% e 6,0%,

em massa de argila, após a troca catiônica por sódio, para as velocidades de rotação

do viscosímetro, de 600; 300; 200; 100; 6 e 3 rpm, estão apresentadas na Tabela 1, a

seguir:


Tabela I. Viscosidades Aparentes obtidas com o Viscosimetro Fann, nas dispersões

aquosas após a troca catiônica por sódio.

Disp. VA600 VA300 VA200 VA100 VA6 VA3

2,0 4 5 67 10 75 150

4,0 17 26 34 58 750 1500

6,0 35 60 85 163 2475 4950

Disp. = Concentração de argila em %

VAxxx = Viscosidade Aparente Fann a xxx rpm, em cP. Para obter os valores as

leituras a 600rpm...3rpm foram multiplicados respectivamente por 0,5; 1; 1,5; 3; 50 e

100.

Observa-se, pelos valores da Tabela I, que as viscosidades aparentes

diminuem com o aumento da velocidade de rotação do viscosimetro. Isso pode ser

explicado pelo fato de as lamelas do argilomineral tenderem a se posicionar

paralelamente umas as outras com o aumento da velocidade, diminuindo, assim, as

interferências interparticulares. Para uma velocidade de rotação de 600rpm observam-

se viscosidades aparentes superiores a 15cP nas dispersões com concentração de

argila de 4,0% e 6,0%; com o que se pode concluir que a troca catiônica, por sódio, foi

eficaz no sentido de se obter uma bentonita sódica com alto grau de inchamento (e

delaminação) em água.

Os materiais organofílicos pulverulentos, obtidos a partir das dispersões

aquosas de partida a 2,0%, 4,0% e 6,0%, em massa de argila, apresentaram

distâncias interplanares d001 (método do pó) de 3,96nm. Assim, a distância interplanar

da amostra bruta, seca a 60C (d001 = 1,54nm) passou para valores da ordem de 4nm

nas argilas organofílicas secas a 60°C; o que indica que a troca foi efetuada, com as

moléculas do sal quaternário de amônio situando-se entre as lamelas do(s)

argilomineral(ais) esmectítico(os)(12, 13). Dado a espessura de uma camada de

argilomineral ser de aproximadamente 10Å, as moléculas do sal quaternário de

amônio estariam separando as lamelas do argilomineral de uma distância de

aproximadamente 3nm (30Å), o que condiz com dados da literatura para moleculas de

sal quaternário de amônio colocadas “em pé” entre as lamelas do argilomineral (13) .


A concentração das dispersões aquosas de partida (2,0%, 4,0% e 6,0%, em massa de

argila) não influenciou no valor de d001 dos materiais organofílicos obtidos.

Na Tabela II estão mostrados os inchamentos, sem agitação, obtidos em

tolueno, “Varsol” e óleo Diesel e na Tabela III os inchamentos correspondentes com

agitação.

Tabela II. Inchamentos de Foster, sem agitação, em tolueno, “Varsol”, querosene,

óleo de soja e óleo Diesel (ml/g)

% argila* Tolueno “Varsol” Querosene Óleo de soja Diesel2 12 5 14 2 114 12 13 12 2 116 5 9 12 2 12

(*) na dispersão aquosa de partida

Tabela III. Inchamentos de Foster, com agitação, em tolueno, “Varsol” querosene, óleo de soja e óleo Diesel (ml/g)

% argila* Tolueno “Varsol” Querosene Óleo de soja

Diesel

2,0 21 13 25 8 194,0 20 22 47 9 166,0 20 13 28 10 21


Como se pode observar pelos valores da Tabela II, referentes aos inchamentos

sem agitação, os materiais obtidos incharam em todos os líquidos menos em óleo de

soja. Ao contrário do esperado, com exceção dos inchamentos em querosene e

tolueno, não se observou aumento do valor do inchamento com a diminuição da

concentração da dispersão aquosa de partida. Isto é, esperava-se que ao se adicionar

o sal quaternário de amônio a uma dispersão mais diluída se teria uma troca catiônica

mais completa e, consequentemente, maiores valores para os inchamentos. Com

exceção dos inchamentos em óleo de soja se obtiveram inchamentos elevados

(maiores que 8ml/g) em todos os líquidos ensaiados.

Como se pode observar pelos valores da Tabela III, referentes aos inchamentos

com agitação, os materiais obtidos apresentaram, de forma geral, aumentos

substanciais com relação aos inchamentos sem agitação. Deve ser notado que a


agitação a que foram submetidas as dispersões (com haste cilindrica de vidro e

estando a dispersão em proveta de vidro) foi uma agitação leve. Industrialmente, para

dispersar as argilas organofílicas nos líquidos orgânicos, geralmente se utiliza agitação

intensa. Por exemplo, as dispersões obtidas do ensaio de inchamento em óleo de soja,

foram agitadas com “mixer” doméstico (Eletrolux modelo SSM548, utilizando-se a

velocidade baixa de agitação e efetuando a mesma, por 1 minuto, em bequer de

100ml) e apresentaram -após repouso de 24 horas- inchamento de 28ml/g, isto é

aproximadamente 200% superior aos valores apresentados após agitação com haste

de vidro.

Na Tabela IV estão apresentados os valores d001, obtidos, por DRX, em lâminas

orientadas.

Tabela IV. Distâncias interplanares d001, em nm, dos materiais organofílicos (DRX, método da lâmina orientada) Lâminas preparadas despejando-se –a partir das provetas onde foram efetuados os ensaios de inchamento com agitação- gotas da dispersão em lâminas de vidro e secando as mesmas à temperatura ambiente, com exceção das lâminas com óleo Diesel, secas a 90 C e tendo retirado o excesso de material com lâmina metálica).

% argila*

Tolueno “Varsol” Querosene Diesel

2 1,90 1,94 1,93 2,504 1,87 1,95 1,94 2,506 1,89 1,91 2,01 2,50


Observa-se, pelos dados da Tabela IV, que após a deposição e secagem na

lâmina de vidro, as distâncias d001, variaram entre 1,8 e 2,5nm; assim, os cátions

quaternários de amônio provavelmente continuaram intercalados entre as lâminas

do(s) argilomineral(ais), diminuindo, porém, a sua inclinação com relação aos planos

ab do argilomineral(12). Dado que com o tipo de alguns dos materiais ensaiados (de

secagem não fácil) é difícil obter-se lâminas pouco espessas e com espessura

homogênea, é possível que os valores atribuídos como d001 correspondam a planos

d00n, isto é, pode-se ter picos d001 com valores na faixa dos 3 a 4nm, que o aparelho

pode não ter detectado pela possível alta espessura do material depositado sobre a

lâmina. Em outras palavras, nos baixos ângulos correspondentes às distâncias

interlamelares entre 3 e 4nm, o feixe de raios-X “olharia” as bordas do material

depositado e não a sua superfície.


CONCLUSÕES

Partindo-se de dispersões aquosas a 2,0; 4,0 e 6,0%, em massa de argila

esmectítica policatiônica, de carbonato de sódio e do sal quaternário de amônio

“Arquad 2HT-75”, foram obtidos materiais organofílicos, na forma de pó; os quais

foram caracterizados por difração de raios-X, apresentando distâncias interlamelares

superiores a 3nm, indicando a efetiva intercalação do cátion orgânico. Os materiais

obtidos apresentaram elevados inchamentos (com agitação) em querosene, tolueno,

“Varsol”, óleo de soja e óleo Diesel. Não se observou correlação geral entre a

concentração das dispersões aquosas de partida e os valores de inchamento nos

diversos líquidos ensaiados.

AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi efetuado com recursos do Projeto Temático FAPESP n

1995/0544-0

REFERÊNCIAS

1) GRIM, R.E.; GÜVEN, N. Bentonites. Amsterdam: Editora Elsevier, 19782 ) SOUZA-SANTOS, P. Ciência e tecnologia de argilas. 2a edição. Editora Edgar Blücher, São

Paulo, v. 1, 1989 e v. 2 e 3 (1992)3) KENDALL, T. Bentonite. Major market review. Ind. Minerals, n. 344, p. 25-37, 19964) VALENZUELA-DÍAZ, F.R.; AMARAL, M.S.O. de A.; SOUZA-SANTOS, P. Obtenção de argilas

esmectítics organofílicas a partir de suspensões de bentonita sódica comercial. Anais do 39° Congresso Brasileiro de Cerâmica, Águas de Lindoia, SP, p.231-236, 1995.

5) FOSTER, M.D. The relation between composition and swelling in clays. Proceeding of 2 Nat. Conf. on Clays, NAS Publ. n 395, p. 205-215, 1955.

6) GÜVEN, N.; POLLASTRO, R.M. Clay-water interface and its rheological implications. Colorado, EUA, the Clay Minerals Society, 1992

7) WRIGHT JR, F.B. Bentonite markets. Evolution and outlook. Ind. Minerals, n.298, p. 43-52, 1992

8) AMPLIAN, S.G. Clays. em Minerals Year Book. Washington: Editado por U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, p. 233, 1988.

9) VALENZUELA-DÍAZ, F.R.; SOUZA-SANTOS, P. Metodo para desenvolviemto de viscosidade plástica Fann em argila tipo “Bofe” do Estado da Paraíba. Anais Assoc. Bras. Quím., v. 43, n. 3-4, p. 134-137, 1994.

10) VALENZUELA-DÍAZ, F.R.; ABREU, L.D.V. de; SOUZA-SANTOS, P. Trocas catiônicas por sódio, a quente, em argila esmectítica de cor verde-claro de Campina Grande, Paraíba. . Cerâmica, v.42, n.275, p. 290-293, 1996.

11) LABA, D. (editor). Rheological properties of cosmetics and toiletries. New York: Editora Marcel Dekker, 1993.

12) GRIM, R.E. Clay Minerology, New York: McGraw-Hill, 1968. P.362.13) JORDAN, J.W., HOOK, B.J., FINLAYSON, C.M. Organophillic bentonites. II. Organic liquid

gels. J. Phy. Coll. Chem., v. 54, n. 8, p. 1196-1207, 1950.14) JONES, T.R. The properties and uses of clays which swell in organic solvents. Clay Minerals,

v. 18, p. 399-410, 1983.


15) VALENZUELA-DÍAZ, F.R.; ABREU, L.D.V. de; SOUZA-SANTOS, P. -Preparação e propriedades reológicas de argilas esmectíticas organofílicas. Anais do 37° Congresso Brasileiro de Cerâmica,Curitiba, PR, v. 2, p. 988-995, 1993.

16) VALENZUELA-DÍAZ, F.R.; ABREU, L.D.V. de; SOUZA-SANTOS, P. Obtenção de argilas esmectíticas organofílicas partindo-se de argilas de Vitória da conquista, BA. Anais do 38° Congresso Brasileiro de Cerâmica, Blumenau, SC, v. 1, p. 354-359, 1994.

17) VALENZUELA-DÍAZ; SOUZA-SANTOS, P. Obtenção de argilas esmectítics organofílicas partindo-se de três bentonitas sódicas comerciais. Anais do 39° Congresso Brasileiro de Cerâmica, Águas de Lindoia, SP, p.237-242, 1995.

18) VIEIRA-COELHO, A.C., BARBOSA-MOURÃO, W.S. VALENZUELA-DÍAZ, F.R., WIEBECK, H., SOUZA-SANTOS, P.- Obtenção de argilas organofílicas partindo-se de argila esmectítica de cor verde-clara e do sal quaternário de amônio Arquad B50- Trabalho apresentado no 42 Congresso Brasileiro de Cerâmica, Poços de Caldas, MG, 1998. Resumo em Cerâmica 44(285/286), 23(1998)

19) CHILINGARIAN, G.V.; VORABUTUR, P. Drilling and drilling fluids. Amsterdam. Editora Elsevier, 1983.

ORGANOPHILIC CLAYS FROM SMECTITIC CLAY AND “ARQUAD 2HT-75” QUATERNARY AMMONIUM SALT.

ABSTRACT

Sodium smectite clays have a wide range of uses, for example as raw materials (with quaternary ammonium salts) for organophilic clays. Organophilic clays find use as components of petroleum drilling fluids and in the cosmetic, toiletries, lubricants, adhesives, paint and other industries. This work shows the laboratory procedure for the preparation of organophilic clays, using a sample of a light green natural smectite clay from Campina Grande, Paraíba, Brazil, and the quaternary ammonium salt Arquad 2HT-75. All the organophilic clays obtained showed d001 greater than 0,3nm and swell in querosene, Diesel, toluol and “Varsol” and soybean oil.

Key words: organophilic clays; organophilic bentonites; organophilic smectite clays

obtenção de argilas

Documents