Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado muito interesse em procurar sistemas de pinturas que possam ser mais eficientes na proteção do substrato metálico. Os sistemas comuns de pinturas criam uma barreira passiva sobre substrato que evita o contato com a água e outras espécies agressivas. No entanto, a degradação do revestimento pode ocorrer como consequência de fatores externos como radiação UV, temperatura ou ação mecânica. Por este motivo, pesquisadores têm buscado sistemas de pintura com proteção ativa que sejam capazes de se autorreparar (self-healing), levando o substrato a um tempo de vida em serviço mais prolongado. Uma maneira para atingir este efeito ativo é a incorporação de sistemas de nanocontainers ou nanorreservatórios com material ativo encapsulado (inibidores de corrosão) na matriz do revestimento. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito na resistência à corrosão do aço carbono ABNT 1020 numa solução de NaCl 0,01 mol/L quando seja submetido a um prétratamento com camada de tinta alquídica aditivada com nanocontainers contendo o inibidor de corrosão dodecilamina. Três tipos de nanocontainers foram avaliados: 1) nanocontainers a base de nanopartículas de sílica revestida com diferentes camadas de polieletrólitos. 2) nanocontainers a base do mineral haloisita. 3) nanocontainers a base de uma sílica mesoporosa com arranjo ordenado hexagonal tipo SBA-15. Também foi estudada a cinética de liberação do inibidor dodecilamina dos diferentes tipos de nanocontainers usando a técnica de impedância eletroquímica. Os métodos eletroquímicos utilizados para avaliar a resistência a corrosão e o efeito de autorreparação ou self healing foram a técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), obtidas em solução aerada de NaCl 0,01 mol/L para chapas de aço carbono revestidas. Testes acelerados de corrosão numa câmara de névoa salina (SSC) foram realizados seguindo a norma ASTM B 117-11. As imagens de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão foram obtidas para conhecer a estrutura e morfologia dos nanocontainers e o aspecto dos corpos de prova pintados. A caracterização da sílica mesoporosa foi realizada por termogravimetria (TGA), adsorção e dessorção de nitrogênio e difração de raios-X. Os estudos de cinética de liberação do inibidor foram realizados numa solução de NaCl 0,1 mol/L a diferentes valores de pH (2, 9 e 6.2) e contendo 1% m/m de nanocontainers carregados com inibidor dodecilamina, onde foi possível demonstrar que a pH 2 a velocidade de liberação do inibidor foi maior para os três tipos de nanocontainers estudados. Com relação aos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e técnica de varredura com eletrodo vibratório (SVET) para os corpos de prova revestidos com uma tinta alquídica contendo 10 % m/m de nanopartículas de sílica obtidas por Lb-L ou haloisita e 15 % m/m de sílica mesoporosa foi comprovado o efeito selfhealing da tinta pela liberação do inibidor dodecilamina encapsulado dentro da estrutura do nanocontainer. Este efeito também foi notado nos testes de névoa salina, onde o inibidor de corrosão é liberado pelo abaixamento do pH nas regiões anódicas ou de corrosão retardando o processo de corrosão na região do defeito. / In the last years, the industries have shown much interest in searching painting systems that may be more effective in protecting the metallic substrate. Common painting systems create a passive barrier over the substrate that avoids contact with the water and other aggressive species. However, degradation of the coating may occur as a result of external factors such as UV radiation, temperature or mechanical action. For this reason, researchers have sought paint active protection systems that are able to self-repair (self-healing) leading to a longer lifetime of the substrate. One way to achieve this active effect is the incorporation of nanocontainer systems with encapsulated active material (corrosion inhibitors) to the coating matrix. The objective of this study is to evaluate the effect on corrosion resistance of carbon steel ABNT 1020 in aerated 0.1 mol/L NaCl solution when it is subjected to a pretreatment with alkyd paint layer doped with nanocontainers containing dodecylamine as corrosion inhibitor. Three types of nanocontainers were evaluated: 1) SiO2 nanoparticles coated with polyelectrolytes multilayers. 2) halloysite nanoparticles. 3) type SBA-15 mesoporous silica particles of. The kinetics of release of the inhibitor dodecylamine from the different types of nanocontainers was also determined indirectly using electrochemical impedance spectroscopy technique. Electrochemical measurements were performed to evaluate the self-healing effect of coated carbon steel panels after a provoked defect with scanning vibrating electrode technique (SVET) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), all measurements were performed in an aerated NaCl 0.01 mol/L solution. Accelerated corrosion tests in salt spray chamber (SSC) were also carried out following the prescriptions of ASTM B 117-11 standard. The images from optical, scanning electron and transmission electron microscopy were obtained to show the morphology and structure of the nanocontainers and the aspect of coated samples. The characterization of mesoporous silica was made by transmission electron microscopy, thermogravimetry (TGA), adsorption/desorption of N2 and X-ray diffraction. Kinetic studies of the release of encapsulated corrosion inhibitor were performed in NaCl 0.1 mol/L solution at different pH values (2, 9 and 6.2) containing 1 wt. % of dispersed nanocontainers loaded with dodecylamine inhibitor, and it was possible to confirm that at pH 2 condition the release of inhibitor was more efficient in comparison to other pH conditions (9 and 6.2). On the other hand, the results obtained by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET) of the coated carbon steel panels with alkyd paint loaded with 10 wt. % (SiO2 nanoparticles or halloysite) and 15 wt. % (mesoporous silica) has proven the self-healing effect by the release of corrosion inhibitor from nanocontainers on the defect area triggered by the pH decrease typical of anodic or corroding areas. This self-healing and protective effect was also noticed in salt spray tests, where the corrosion inhibitor was released slowing down the corrosion process on the defective region.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-31122015-104126 |
| Date | 11 December 2014 |
| Creators | Jesus Marino Falcón Roque |
| Contributors | Idalina Vieira Aoki, Walney Silva Araujo, Jane Zoppas Ferreira, Isabel Cristina Pereira Margarit Mattos, Hercilio Gomes de Melo |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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