Esfera de Hansen obtida para partículas de TiO2
A formulação de suspensões estáveis de partículas é de grande interesse para acadêmicos e para a indústria, pois permite melhorar as propriedades e a vida útil dos produtos. De modo geral, a escolha do meio de estabilização é o fator chave para evitar a aglomeração de partículas antes da adição de aditivos (tensoativos, polímeros, etc.), que, na maioria das vezes, são bastante onerosos. A abordagem de Hansen pode ser adaptada para descrever a estabilidade de partículas em diferentes solventes utilizando três parâmetros distintos: δD, δP e δH, que representam as interações entre a partícula e o meio dispersante. Nesse contexto, cada partícula ou solvente pode ser representado por um ponto em um espaço tridimensional, tendo esses parâmetros como valores de coordenadas. A estabilidade da partícula é avaliada considerando-se uma variedade de solventes conhecidos que apresentem ampla variação nesses espaços 3D, seguida de uma classificação dos solventes testados como bons ou ruins para estabilização. A fronteira entre bons e maus solventes permite construir uma esfera cujo centro corresponde aos parâmetros de Hansen da partícula. Se um determinado solvente estiver dentro da esfera, pode ser considerado um bom meio de estabilização. Por outro lado, um solvente situado fora da esfera tende a estabilizar mal a suspensão. Dessa forma, o Índice de Estabilidade TURBISCAN (TSI) é bem adaptado para pontuar cada solvente quanto à sua capacidade de estabilizar partículas de TiO2 e, assim, construir a esfera de Hansen correspondente.
Esfera de Hansen obtida para partículas de TiO2
Utilizando a tecnologia TURBISCAN, é possível discriminar de forma precisa pequenas variações de estabilidade entre os solventes testados como bons meios de dispersão, o que é bastante difícil por observação convencional. Essas medições precisas permitem gerar uma esfera de Hansen mais relevante e restritiva do que aquelas obtidas por caracterização visual das amostras, como é feito tradicionalmente. Além de prever outros solventes como bons ou ruins para estabilização, também é possível classificar as propriedades de estabilização dos solventes considerando que, quanto menor a distância entre o solvente e o centro da esfera, mais estável tende a ser a suspensão obtida. Dessa forma, o aumento da estabilidade da suspensão por meio de misturas de diferentes solventes também pode ser deduzido a partir da representação da esfera, como no caso da mistura Etanol / DMSO. De fato, devido às posições específicas do Etanol e do DMSO em bordas opostas da esfera de Hansen do TiO2, é relativamente fácil formular uma mistura desses dois solventes que fique mais próxima do centro da esfera, proporcionando assim maior estabilidade à suspensão.
Melhora do desempenho de estabilidade da suspensão de TiO2 com a mistura de Etanol / DMSO em comparação com outros solventes
Essa abordagem também pode ser utilizada para prever solventes mais ecológicos e econômicos, otimizando a formulação de partículas em relação ao uso de aditivos estabilizantes caros ou à evolução das exigências regulatórias do produto. Outro campo de aplicação inclui a estabilização de suspensões para baterias durante o armazenamento, onde o uso desses aditivos não é relevante diante da otimização das propriedades estabilizantes do meio dispersante.
