Desenvolvimento de tintas com propriedades de autorreparação sob imersão em solução salina.

• Autor(a) principal: Fernandez Aramayo, Mariel Amparo
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-29112023-145018/
• topic: Amine-based hardener; Autorreparação; Confocal Raman Imaging; Corrosão; Corrosion; Dual-component system; Epoxy resin; Microcápsulas poliméricas; Microcapsules shelf-life monitoring; Polymer microcapsules; Resina epóxi; Revestimentos; Self-healing coating

A proteção de substratos metálicos mediante a aplicação de sistemas de pintura é o método mais comum e eficaz para protegê-los da corrosão. Porém, durante a vida útil desse sistema de pintura, pela ocorrência de um dano mecânico, a tinta pode ser destacada do metal e como já não pode atuar como uma barreira física entre as espécies agressivas do ambiente e o metal, inicia-se um ataque corrosivo inesperado. Em instalações offshore, a manutenção dos sistemas de pintura é um problema recorrente que envolve custos associados elevados e muitas vezes implica em dificuldades na sua execução. O desenvolvimento de sistemas autorreparadores é uma alternativa para aplicar pinturas que prescindam da intervenção humana e que sejam capazes de se autorreparar, aumentando os intervalos entre manutenções e, em consequência, diminuindo custos operacionais. Uma tinta autorreparadora aplicada sobre o substrato, o protege em toda sua extensão e ante um eventual dano mecânico, o sistema de cápsulas libera o seu conteúdo e se forma um novo filme polimérico que impede o contato do metal com o meio, no local do defeito. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de microcápsulas contendo um sistema epóxi bicomponente autorreparador, que incorporado em uma tinta comercial a torna uma tinta com propriedades autorreparadoras, visando a aplicação dessa tinta em estruturas de aço-carbono em offshore, sob imersão. Dois tipos de microcápsulas, que compõem o sistema bicomponente, foram sintetizadas. Uma cápsula com paredes de poli (ureia-formaldeído-melamina) contendo a resina epóxi com um diluente reativo e a outra de polimetilmetacrilato contendo o endurecedor da resina epóxi que é uma amina de ação rápida. Ambas as microcápsulas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura em sua morfologia, por difração a laser para a distribuição de tamanhos e espectroscopia na região de infravermelho para sua caracterização química. A percentagem mássica de encapsulamento dos agentes reparadores e a determinação da massa das paredes das microcápsulas foi avaliada por extração por solvente e por análise termogravimétrica. Essa última técnica também foi utilizada para analisar a resistência térmica das microcápsulas. A vida de prateleira das cápsulas foi monitorada por microscopia eletrônica de varredura durante oito meses e, por 2D Raman Confocal Imaging, determinou-se a distribuição química dos componentes da casca-núcleo em ambas as cápsulas após dez meses de armazenamento à temperatura ambiente. A avaliação do efeito autorreparador da tinta foi realizada sob imersão, pelas técnicas de varredura de eletrodo vibratório (SVET), espectroscopia de impedância eletroquímica e pelo ensaio de corrosão sob imersão em corpos de prova pintados e com defeito provocado. Os últimos dois ensaios foram efetuados em solução de NaCl 3,5 %. Nos mapas de densidades de correntes iônicas por meio da técnica de varredura de eletrodo vibratório, observou-se que menores densidades de corrente iônica foram obtidas nos corpos de prova pintados e contendo microcápsulas durante 24 horas de imersão. Nos resultados da espectroscopia de impedância eletroquímica pôde-se evidenciar a autorreparação no local do defeito até 12 horas de imersão. Após esse tempo, a proteção contra a corrosão foi diminuindo à medida que aumentava o tempo de imersão na solução salina. Ainda assim o sistema de pintura com microcápsulas contendo o sistema bicomponente apresentou uma diminuição no processo de corrosão comparado com o sistema de pintura sem microcápsulas. Resultado que foi coerente e complementar com os resultados dos ensaios de imersão (por 360 horas e 1056 horas). Tais ensaios revelaram que os corpos de prova revestidos e sem as microcápsulas, apresentaram o dobro de áreas corroídas em torno do defeito comparado com os corpos de prova revestidos e contendo as microcápsulas, o que permite concluir que o sistema epóxi bicomponente autorreparador foi encapsulado com sucesso para posteriormente ser caracterizado por várias técnicas. Além disso, não somente foi conseguida uma redução no tamanho das microcápsulas e na espessura de parede delas, mas também foi aprimorada a percentagem mássica de encapsulamento dos agentes reparadores dentro das microcápsulas em comparação com estudos anteriores, da literatura. Por fim, ambas as cápsulas foram incorporadas numa tinta epóxi comercial, produzindo assim, uma tinta com poder de autorreparação para imersão em solução salina.