Filmes híbridos de borracha natural e nitrílica epoxidadas e (3-glicidoxipropil) trimetoxisilano como revestimento anticorrosivo do aço aisi 1020

Abstract

Revestimentos poliméricos vem sendo utilizados como recobrimento de superfícies metálicas em substituição ao processo de cromatização não amigável ao meio ambiente. Filmes híbridos elastoméricos foram produzidos a partir da borracha natural e da borracha nitrílica epoxidadas e do precursor inorgânico (3-glicidoxipropil)trimetoxisilano (GPTMS) pelo processo sol-gel e utilizados como revestimento anticorrosivo do aço AISI 1020. As borrachas comerciais foram caracterizadas por ressonância magnética nuclear (RMN de 1H) e cromatografia de permeação em gel (GPC), enquanto os filmes híbridos por análise térmica (TGA e DSC), grau de inchamento e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados comprovam a formação dos filmes híbridos a partir das borrachas epoxidadas. Não ocorreram alterações significativas das propriedades térmicas dos híbridos em relação às borrachas epoxidadas puras. O grau de inchamento diminuiu e a resistência mecânica aumentou com o aumento do teor de GPTMS, indicando a formação de uma rede híbrida, com a densidade de interligação aumentando com o teor do agente precursor adicionado. Não houve formação de híbrido do compósito formado pela borracha NBR não epoxidada e 38phr de GPTMS. Placas de aço AISI 1020 foram recobertas com os filmes híbridos pelo processo dip-coating, com a gelificação ocorrendo sobre as placas seguida da evaporação lenta do solvente. As placas revestidas foram imersas em solução de NaCl 3,5% em massa, simulando condições de água do mar. O processo de corrosão foi acompanhado ao longo de 28 dias por medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados eletroquímicos aliados à análise qualitativa visual indicaram que a melhor proteção foi alcançada pelo revestimento híbrido da borracha nitrílica epoxidada com 38phr de GPTMS. Os resultados comparativos com filme da borracha não epoxidada indicam que tanto a epoxidação quanto o precursor inorgânico são fatores necessários para se alcançar uma proteção frente a corrosão.

Polymeric coatings have been used as coating of metal surfaces in substitution of the environmental unfriendly chromate process. Elastomeric hybrid films were produced from the epoxidized natural rubber and epoxidized nitrile rubber with (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxyproyl (GPTMS) inorganic precursor by the sol-gel process. The hybrid films were used as anticorrosive coating of AISI 1020 steel. The rubbers were characterized by nuclear magnetic resonance (1H NMR) and Gel Permeation Chromatography (GPC). The hybrid films were characterized by thermal analysis (TGA and DSC), swelling measurements, mechanical properties and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that hybrid films were formed from the epoxidized rubbers. There were no significant changes in the thermal properties of hybrids in relation to pure epoxidized rubbers. The degree of swelling decreased while the mechanical resistance increased with increasing GPTMS content. This is an indication that a hybrid network was formed whose density is proportional to the amount of the precursor agent. No hybrid was formed from the mixture NBR 38 phr of GPTMS. AISI 1020 steel plates were coated with the hybrid films by dip-coating process. The sol-gel process was performed on the metal surface followed by slow evaporation of the solvent. The coated plates were subjected to a corrosion process by immersion in 3.5% (w/w) NaCl solution, simulating sea water conditions. The corrosion process was followed for 28 days by measurements of electrochemical impedance spectroscopy. The electrochemical results together with the qualitative visual analysis indicated that the best protection was achieved by the hybrid coating of epoxidized nitrile rubber with 38phr of GPTMS. Comparative analysis with a film of non-epoxidized rubber indicate that both epoxidation and inorganic precursor are necessary factors to achieve corrosion protection.