Estudo da influência das condições de síntese nas propriedades de híbridos orgânico-inorgânicos puros e modificados por Ce(IV) - Santos, Fábio Cesar dos [UNESP] (2018)
Revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos para proteção contra corrosão de ligas de alumínio são alternativas promissoras para os atuais métodos baseados na passivação com cromatos. A partir da otimização da eficiência de polimerização (Ep) da fase orgânica e utilizando o processo sol-gel, foram preparados híbridos com diferentes razões polímero/sílica e concentrações de cério, sendo estudados em termos da nanoestrutura híbrida formada e seu efeito na estabilidade térmica e desempenho anticorrosivo dos revestimentos. Os híbridos foram preparados pela polimerização radicalar em tetrahidrofurano (THF) do metacrilato de metila (MMA) e 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano (MPTS), utilizando o peróxido de benzoíla (BPO) como iniciador térmico, seguida da hidrólise e policondensação ácida do tetra etoxi silano (TEOS) e MPTS. O nitrato de cério e amônio (CAN) foi adicionado a etapa de hidrólise/policondensação para obtenção das amostras dopadas. Após a mistura das fases orgânica e inorgânica, as soluções híbridas foram utilizadas para depositar via dip-coating os revestimentos siloxano-PMMA sobre a liga de alumínio Al2024-T3. Na primeira etapa, utilizando um planejamento fatorial de experimentos, foram estudadas 4 variáveis na reação de polimerização da fase orgânica (temperatura, razão BPO/MMA, tempo e razão MMA/MPTS) e os parâmetros otimizados foram fixados para uma investigação detalhada da razão molar polímero/sílica (MMA/MPTS e TEOS/MPTS) na faixa de 2 a 10. No segundo momento, uma das condições otimizadas MMA/TEOS foi dopada com diferentes concentrações de cério. As propriedades nanoestruturais obtidas com o espalhamento de raios-X em baixos ângulos (SAXS) dos filmes não suportados, foram correlacionadas com a estabilidade térmica avaliada pela termogravimetria (TG), e com a proteção contra a corrosão dos revestimentos híbridos (2 - 6 µm espessura), avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) em solução salina/ácida (NaCl 3,5 % + HCl pH 3). Os resultados de TG, espectroscopia Raman e de fotoelétrons excitados por raios-X mostraram que maior razão BPO/MMA induz maior polimerização do que o tempo de reação prolongado e que ambos são muito mais eficazes que a temperatura e razão MMA/MPTS. A termogravimetria mostrou alta estabilidade térmica (temperatura de perda de 5 % de massa em 287 °C) para as composições híbridas com menores frações de sílica, que apresentaram menor distância entre os domínios siloxano presentes na matriz polimérica. A adição de cério aos híbridos também promoveu aumento da distância dentre os domínios siloxano e consequentemente promoveu a diminuição da estabilidade térmica. As medidas eletroquímicas mostraram que os revestimentos com Ep próximo a 100 % e uma relação MMA/TEOS igual a 7 proporcionaram a melhor proteção contra corrosão com módulo de impedâcia (|Z|) de 25 GΩ cm2, sendo cerca de 7 ordens de grandeza maior que o |Z| do substrato Al2024-T3 não recoberto. No caso dos revestimentos dopados, observou-se que a maior resistência contra a corrosão (> |Z|) foi obtida para as amostras em que a espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) identificou maior abundância do cério no estado de oxidação Ce4+.