Estudo da degradação de pigmentos termoaromáticos orgânicos em suporte polimérico

Abstract

Os pigmentos termocromáticos orgânicos, tal como o nome indica, são compostos que mudam de cor em função da temperatura. Este tipo de pigmentos pode ter aplicação industrial variada, nomeadamente em janelas e cobertura de estufas. Para este trabalho, usaram-se dois pigmentos comerciais microencapsulados das marcas Matsui e TMC, de cor preta. O estudo foi efectuado num suporte polimérico de policarbonato com irradiação UVA, com simulação das condições atmosféricas (Weathering Tester QUV). Abaixo de uma determinada temperatura, os pigmentos apresentam cor preta absorvendo a radiação incidente. Esta radiação será, posteriormente, libertada sob a forma de radiação infravermelha aquecendo o ambiente circundante. Acima da temperatura de transição, o pigmento deixa de exibir a cor preta, e a radiação incidente será reflectida, mantendo inalterada a temperatura do ambiente interior. Ao fim de alguns ciclos de degradação, a cor residual (branca ou incolor), deu lugar a uma tonalidade amarelada, o que sugere ter havido degradação química dos componentes das microcápsulas. A avaliação da diferença de cor foi obtida num espectrofotómetro de reflexão. Realizaram-se alguns testes com o objectivo de concluir qual a composição das microcápsulas, que incluíram HPLC e DSC. Por extracção com solventes orgânicos, obtiveram-se várias fracções que foram analisadas por 1H-RMN e IV. Concluiu-se que o material das microcápsulas era melamina – formaldeído e dois dos componentes do núcleo eram, provavelmente, o corante violeta de cristal e benzotriazole, supondo-se que este último actua como filtro de UV e dador de protões. Análises dos dois pigmentos antes e depois da degradação por SEM mostraram que a forma das microcápsulas não se altera. Uma vez que se sabe que o oxigénio desempenha um papel importante na degradação pela luz do violeta de cristal, decidiu-se observar o efeito da adição de DABCO a uma solução deste corante, que foi depois irradiada com luz UV. Concluiuse que existia algum efeito protector. Então, aplicou-se a suspensão dos pigmentos com DABCO sobre as placas de policarbonato e irradiou-se, tendo-se concluído que, houve uma ligeira melhoria nos resultados da TMC.

Organic thermochromic pigments are compounds that change colour with temperature. This type of pigments may have varied industrial applications, such as in windows and greenhouse roofs. Two black coloured commercial microencapsulated pigments from Matsui and TMC were used in this work. The study was conducted in a polymeric substrate, polycarbonate, with UVA irradiation, and simulation of atmospheric conditions (weathering tester QUV). Below the transition temperature, the pigments absorb all the incident radiation thus showing black colour. This radiation will be, afterwards, liberated in the form of infrared waves warming the environment. Above the transition temperature, the pigment no longer shows black colour, and the incident radiation will be reflected, keeping the inside temperature unchanged. After some degradation cycles, the residual colour (white or colourless), gave place to a yellowish hue, which suggests that chemical degradation of microcapsule’s components had ocurred. The evaluation of the colour difference was performed in a reflection spectrophotometer. Some tests, that included HPLC and DSC, were carried out in order to obtain information on the composition of the microcapsules. Extraction with organic solvents gave several fractions that were analysed by 1H-NMR and IR. It was concluded that the material of the microcapsules was melamine – formaldehyde and two of the core components were, probably, crystal violet and benzotriazole, that was assumed to act as an UV absorver and promotor of proton transfer. SEM analyses of the pigments before and after degradation showed that the microcapsules kept their shape unchanged. Based on literature results describing the important role that oxygen plays on the degradation of crystal violet, it was decided to study the effect of the addition of DABCO to a solution of this dye, which was then irradiated with UV light. Some protecting effect was observed. Then, a suspension of the pigments and DABCO were applied on polycarbonate. After irradiation, it was observed a slight improvement on TMC.