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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-08082017-105336
Document
Author
Full name
Gabriela Araujo Valencia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Pileggi, Rafael Giuliano (President)
Gouvea, Douglas
Santilli, Celso Valentim
Title in Portuguese
Estudo das características de dispersão de suspensões de carbonato de cálcio.
Keywords in Portuguese
Elasticidade
Propriedades mecânicas das soluções
Reologia
Viscosidade dos sólidos
Abstract in Portuguese
O presente trabalho tem como proposição investigar a hipótese de que a diminuição da tensão superficial do líquido favorece o comportamento reológico de suspensões concentradas, uma vez que as partículas estão mais próximas e a contribuição da força de capilaridade possivelmente aumenta. Como suspensões concentradas tendem ao comportamento viscoelástico, investigou-se métodos reológicos propícios para analisar possíveis consequências devido à alteração da tensão superficial da água. Foram utilizados dois carbonatos de cálcio equivalentes (P1 e P5) que se diferenciam pela distribuição granulométrica. Utilizou-se dois dispersantes de mercado e etilenoglicol como modificadores de tensão superficial. A análise de superfície pelo ensaio de potencial zeta, revelou carga superficial positiva. Embora os pós sejam equivalentes, a mobilidade eletroforética do P5 é menor. Verificou-se que o íon cálcio é determinante do potencial. Verificou-se contribuição eletrostática apenas dos dispersantes. O ensaio de gota pendente constatou diminuição da tensão superficial da água com os três aditivos. Ensaios de ascensão capilar pelo método de Washburn revelaram maiores ângulos de contato para ensaios com aditivos, sendo menor para P5. Avaliou-se geometrias e métodos reológicos a fim de selecionar bom conjunto para medidas de viscoelasticidade, sendo oscilatório de tensão e geometria vane escolhidos. O acréscimo dos dispersantes resultou em menores valores de G' e tensões de escoamento, enquanto o etilenoglicol resultou em maiores. Não há relação clara entre valores calculados de ângulo de contato e mobilidade eletroforética. Os ensaio reológicos e de mobilidade relacionaram-se apenas para os dispersantes. A hipótese foi verificada pelos valores de tensão de escoamento e IPS. Para os dispersantes, foi possível observar comportamento próximo à hipótese, quanto menor foi a tensão superficial do líquido, menores valores de tensão para menores IPS. Explorou-se também a hipótese pelos ensaios de ângulo de contato, observou-se novamente curva próxima a hipótese. Embora necessidade de mais ensaios, o presente trabalho contribuiu para metodologia de exploração de características de superfície, dispersão e reológicas de suspensões concentradas.
Title in English
Study of dispersion characteristics of calcium carbonate suspensions.
Keywords in English
Capillarity
Electrophoretic mobility
Surface tension
Vane method
Viscoelasticity
Abstract in English
The proposition of the present work is to investigate the hypothesis that the reduction of the surface tension of the liquid favors the rheological behavior of concentrated suspensions, since the particles are closer and the contribution of capillarity forces possibly increases. As concentrated suspensions tend to viscoelastic behavior, rheological methods were examined to analyze possible consequences due to changes of surface tension of the water. Two equivalent calcium carbonates (P1 and P5) were used and differ by particle-size distribution. Two market dispersants and ethylene glycol were used as surfactant. Surface analysis by the zeta potential test revealed positive surface charge and, although the powders are equivalent, the electrophoretic mobility of P5 is lower. The reults show that calcium is potential determining ion. Electrostatic contribution was found only for the dispersants. Pendant drop test showed a decrease in the surface tension of the water with the three additives. Washburn capillary rise technique estimated greater contact angles for tests with additives and lower ones for P5. Rheological geometries and methods were evaluated in order to select good set for viscoelasticity measurements, choosing oscillatory stress sweep and vane geometry. The addition of the dispersants resulted in lower values G 'and yield stress, while ethylene glycol resulted in higher values. There is no clear relation between contact angle and electrophoretic mobility. The rheological and eletrophoretic mobility showed relation only for dispersants. The hypothesis was verified by the values yield stress and IPS. For the dispersants, it was possible to observe behavior close to the hypothesis, the lower the surface tension of the liquid, the lower the yield stress for lower IPS. The hypothesis was also explored by the contact angle tests, a curve next to the hypothesis was observed again. Although the need for more tests, the present work contributed to the methodology of exploration of surface characteristics, dispersion and rheological characteristics of concentrated suspensions.
 
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Publishing Date
2017-08-08
 
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