Revestimentos híbridos sílica-poliuretano para a proteção contra a corrosão: efeitos dos parâmetros de processamento e de composição na estrutura e propriedades

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Braz, Álvaro Guimarães [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: PU; Glicerol; Híbrido orgânico-inorgânico; Revestimento protetor
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/215036

O uso do poliuretano (PU) como base para revestimentos protetores não é novidade, ou mesmo o seu uso em aplicações diversas, porém, o que torna essa classe de polímeros interessante é a potencialidade de aprimoramento estrutural com vistas à obtenção de propriedades especificas, devido às inúmeras possibilidades de combinações de tipos e quantidades de monômeros. Nesta tese foram preparados dois tipos de híbridos orgânicos-inorgânicos, uns com PU formado com glicerol na razão NCO:OH de 1:1, chamados de SPU e outros com razão NCO:OH de 1,32:1, chamados de NF. Nos dois casos a hibridização inorgânica foi realizada por meio da funcionalização com (3-Aminopropil)trietoxisilano (APTES) combinado com Tetraortosilicato de etila (TEOS), através do uso do processo sol-gel (PSG) para produzir os revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos (HOI) de classe II. Na caracterização dos híbridos e seus revestimentos foram utilizadas as técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), microscopia de forças atômicas (AFM), ângulo de contato, medida de espessura, espectroscopia vibracional no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear (RMN), espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS) e termogravimetria (TG). Nos híbridos SPU foram avaliados os efeitos da variação da temperatura de síntese, da temperatura de cura e da velocidade de emersão. A temperatura de cura afetou tanto a estrutura da parte orgânica, convertendo grupos uretano em amina, quanto a nanoestrutura da parte inorgânica, permitindo obter revestimentos com módulo de impedância acima de 1010 Ω.cm2, com espessuras de 1,5 µm. Com os resultados obtidos foi definido que os melhores parâmetros para a produção dos híbridos SPU são: temperatura de síntese de 55 °C, temperatura de cura de 166 °C e velocidade de emersão de 21 cm/min. O aumento da quantidade de sílica nos revestimentos SPU preparados nessas condições permitiu aprimorar a impedância e estabilidade do material, melhorou a sua estabilidade térmica e produziu um revestimento mais fino sem alterar a estrutura da parte orgânica. Essas melhorias foram associadas às alterações na quantidade dos núcleos Q3 de Si presentes no material. Os NF foram utilizados para acomodar o aumento da quantidade de Si e a incorporação do agente promotor da autocicatrização (self-healing, ASH) do sistema. Os híbridos NF apresentam interações entre as carbonilas do uretano e ureia que não estavam presentes nos espectros de FTIR para os SPU, e também as análises de SAXS mostraram que esses HOI apresentaram um crescimento hierárquico da nano estrutura. Os melhores resultados para esse grupo foram obtidos para o revestimento NF1,50, o qual apresentou valores inicias de impedância de 109 Ω.cm2, com espessura de 1,5 µm e estabilidade térmica de 270 °C. A incorporação do ASH no sistema foi alcançada com sucesso, produzindo, no entanto, revestimentos com impedância não satisfatória, com exceção para o NF1,50_10%ASH. Para algumas amostras contendo o ASH foi observada maior estabilidade da impedância ao longo do tempo, indicando o possível efeito de regeneração do híbrido. Os revestimentos SPU apresentaram excelente desempenho como barreiras protetoras contra a corrosão e os NF tiveram um bom desempenho.