Revestimentos com propriedades de autorreparação modificados com microcápsulas poliméricas poliuretânicas contendo poliisocianatos como agentes reparadores.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Sá, Cláudia Juliana Teixeira de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Autorreparação; CO2; Corrosão; Corrosion; HDIt); Isocyanate trimer (IPDIt; Microcápsulas poliméricas poliuretânicas; Poliisocianatos; Polyisocyanates, Epoxy; Polyurethane microcapsules; Raman microscopy; Self-healing coating; Trímeros de poliisocianatos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-09012026-090432/

As tintas são amplamente utilizadas para prevenir a corrosão de metais. Embora geralmente eficazes, ainda estão propensas a falhas. Nesse contexto, revestimentos autorreparadores modificados com microcápsulas poliméricas carregadas com agentes formadores de filme são uma alternativa promissora para estender a proteção anticorrosiva de estruturas metálicas. Essas modificações criam um reservatório de emergência dentro do revestimento, que libera um agente reparador na ocorrência de um defeito. Esse agente preenche parcialmente o dano, retardando processos corrosivos. Entre as microcápsulas poliméricas, as poliuretânicas carregadas com monômeros de isocianato são frequentemente citadas na literatura. Isocianatos são agentes reparadores que polimerizam na presença de água ou umidade, no entanto, os isocianatos comumente utilizados são classificados como substâncias tóxicas. Este estudo visa utilizar um processo de síntese simplificado para preparar microcápsulas poliuretânicas, eliminando as etapas usuais de preparação de pré-polímeros. Adicionalmente, se concentra no uso de poliisocianatos menos perigosos que os isocianatos monoméricos como agentes reparadores e avalia o efeito autorreparador de um revestimento epóxi anticorrosivo modificado com estas microcápsulas. Dois tipos de microcápsulas poliuretânicas foram sintetizados: uma carregada com o trímero de isoforona diisocianato (IPDIt) e a outra carregada com o trímero de hexametileno diisocianato (HDIt). Ambos os compostos apresentam toxicidade significativamente reduzida e foram pouco explorados pela literatura. Os precursores da parede das microcápsulas também foram selecionados de modo a minimizar os riscos de exposição, empregando um isocianato polimérico à base de difenil metano diisocianato (MDIp) e o dipropilenoglicol (DPG). O DPG nunca foi utilizado para esta aplicação e é classificado como não perigoso. As microcápsulas foram caracterizadas por difração a laser, microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) quanto ao tamanho e morfologia, e por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier com reflectância total atenuada (FTIR-ATR) e espectroscopia Raman quanto à composição química. A eficiência do encapsulamento foi avaliada por extração por solvente e análise termogravimétrica (TGA/DTG). A estabilidade dos núcleos foi monitorada ao longo do tempo por FTIR-ATR para estimar o tempo de prateleira das microcápsulas. Para avaliar o potencial de autorreparação conferido à um revestimento, as microcápsulas foram incorporadas a uma tinta epóxi anticorrosiva comercial. Amostras de aço carbono revestidas foram submetidas a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), técnica de varredura por eletrodo vibratório (SVET) e ensaios acelerados de corrosão (imersão em água salina e exposição à névoa salina). O efeito das microcápsulas na adesão da tinta ao substrato de aço foi avaliado por pull-off. Além disso, as microcápsulas foram incorporadas a um revestimento poliuretânico para observação, por MEV, da formação do filme reparador, e foi comparado com os resultados obtidos no revestimento epóxi. Embora a síntese tenha sido otimizada e o encapsulamento dos agentes reparadores confirmado, os núcleos das microcápsulas mostraram-se quimicamente instáveis e inadequados para aplicação prática. A incorporação dessas microcápsulas comprometeu o desempenho anticorrosivo do revestimento epóxi, com a maioria dos testes de corrosão evidenciando corrosão acelerada do aço, atribuída à acidificação do meio pelo CO gerado durante a hidrólise do poliisocianato do núcleo.