Análise de degradabilidade de pigmentos termocrômicos aplicados como sensores de temperatura em dispositivos elétricos

Abstract

Materiais termocrômicos são aqueles que, quando submetidos a um aumento de temperatura, alteram a sua coloração de colorido para incolor ou de uma cor “X” para uma cor “Y”. Eles podem ser classificados como pigmentos reversíveis ou irreversíveis, sendo que, para os pigmentos reversíveis após a diminuição da temperatura de transição de cor, retornam a sua coloração original, já os irreversíveis mesmo com essa diminuição continuam com a mesma coloração. Os corantes leucos são sistemas orgânicos microencapsulados com características termocrômicas, sendo compostos por: cromogênico formador de cor, revelador de cor e solvente. As microcápsulas servem para proteger o sistema e normalmente são feitas de um material polimérico. O uso de pigmentos termocrômicos vem tornando-se comum em diferentes áreas, como presentes em tecidos, adesivos, embalagens de bebidas, entre outras aplicações. Neste sentido, compreender o funcionamento e a vida útil desses pigmentos torna-se fundamental, visto que, quando não são capazes de alterar sua cor com a alteração de temperatura tornam-se inservíveis para seu propósito. Dessa forma, é preciso acompanhar e compreender os possíveis mecanismos de degradação, considerando exposição a diferentes ambientes, tais como radiação UV, variação de temperatura, chuvas/umidade, que podem acelerar o seu processo de degradação. Assim, neste trabalho foi realizada a análise da degradabilidade dos pigmentos termocrômicos reversíveis em seu estado puro e inseridos em matriz epóxi simulando ambientes aos quais seriam expostos quando utilizados como sensores de temperatura para redes elétricas. Realizou-se ensaios em câmara de intemperismo acelerado e avaliou-se a exposição térmica e térmica cíclica das amostras em estufa para análise da degradabilidade. As amostras foram caracterizadas por colorimetria, microscopia eletrônica de varredura, microscopia ótica, calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e espectroscopia por refletância difusa. Observou-se que a degradação mais acentuada das amostras foi na exposição à câmara de intemperismo, no qual foi observada maior variação na coloração (ΔE). Após exposição ao UV, os pigmentos tiveram alteração de cor de preto para branco sem reversibilidade da cor, fator que pode ser associado as fissuras observadas nas cápsulas e redução no teor de solvente. O estudo também destacou que a exposição (cíclica e contínua) na temperatura de 80 °C não afetou significativamente na degradação do pigmento, enquanto a exposição a temperaturas acima de 150 °C também resultou na perda de reversibilidade. As amostras com matriz epóxi e pigmentos termocrômicos, após exposição térmica contínua e cíclica, apresentaram amarelamento com maior intensidade depois de 7 dias, observado também nas amostras com adição de pigmento quando aquecidas acima de 70 °C. Quando expostas ao UV, além do amarelamento, após 1008 horas foram observadas trincas na superfície da placa produzida, estando relacionado com o processo de degradação da resina. Os resultados demonstraram que para aplicação sugerida a temperatura de trabalho não afetaria de forma significativa o material, porém seria necessário o uso de um polímero mais resistente a radiação UV para reduzir o ataque ao pigmento termocrômico.