Obtenção de revestimento poliuretano de base aquosa com polianilina para proteção anticorrosiva do aço carbono

Abstract

A literatura tem demonstrado a viabilidade de utilização da Polianilina (PAni) na proteção anticorrosiva metálica, porém, limitações no processamento dificultam seu uso. Uma das abordagens para contornar suas limitações consiste na incorporação da PAni em matrizes poliméricas, tradicionalmente empregadas na indústria de revestimentos, tal como as dispersões aquosas poliuretânicas (PUDs). As PUDs despertam grande interesse devido ao apelo ambiental e propriedades como boa formação de filme, resistência à abrasão e ao intemperismo. Assim, este trabalho consistiu primeiramente em investigar o efeito do ácido dodecil benzeno sulfônico (DBSA) e do poli(ácido 4-estireno sulfônico) (PSS) na polimerização da anilina a fim de obtê-la como sal de esmeraldina, na forma de pó facilmente redispersável e estável em meio aquoso, visando a incorporação em PUD aniônica comercial. Tais requisitos foram alcançados utilizando-se o PSS e uma razão molar de Ani:APS de 4:1. A PAni.PSS obtida apresentou condutividade elétrica de 10-3 S.cm-1, morfologia granular e tamanho médio volumétrico de partícula de 62 nm. A sua incorporação em PUD aniônica resultou em um limiar de percolação elétrico de 6 %m. Com base na curva de comportamento elétrico das misturas de PUD com PAni.PSS, revestimentos contendo entre 1 a 8 %m de PAni.PSS, abaixo da concentração volumétrica crítica de pigmento (CPVC) calculada, foram preparados. Os revestimentos foram aplicados sobre aço carbono lixado para avaliação do desempenho anticorrosivo. Revestimentos com boa aderência úmida, maior hidrofobicidade e, melhor desempenho anticorrosivo, comprovado pelo aumento no potencial de circuito aberto e no módulo de impedância eletroquímica, foram obtidos para misturas com até 3 %m de PAni. A incorporação de concentrações próximas da região do limiar de percolação elétrico e, possivelmente próximas do CPVC prático estimado com base nos resultados de impedância, resultou na formação de bolhas, perda de aderência e baixo desempenho anticorrosivo. Resultados associados ao aumento da porosidade e da incidência de defeitos nestes revestimentos.<br>

Abstract : The literature has shown Polyaniline?s (PAni) feasibility in metal corrosion prevention. However, limitations regarding PAni processability restrain its use. Blending PAni with binders typically used in the coatings industry, such as aqueous polyurethane dispersions (PUDs), is one approach to overcome its limitations. PUDs are environmentally friendly and present good film formation, abrasion and weather resistance. As a primary step, the effect of dodecyl benzene sulphonic acid (DBSA) and poly (4-styrene sulfonic acid) (PSS) was evaluated on the polymerization of aniline in order to obtain PAni powder in the conducting state, easily dispersible and stable in aqueous medium to be incorporable into a commercial anionic PUD. The requirements were achieved with PSS use and Ani:APS molar ratio of 4:1. The obtained PAni.PSS showed an electrical conductivity of 10-3 S.cm-1, granular morphology and mean volumetric particle size of 62 nm. Blending PAni.PSS with a commercial anionic PUD resulted in an electric percolation threshold of 6 %w. Based on the electrical behavior curve of the mixtures, coatings were prepared with up to 8 %w of PAni.PSS, whose concentrations were below the calculated critical pigment volume concentration (CPVC). The coatings were applied on sanded carbon steel for corrosion performance assessment. Coatings with good wet adhesion, higher hydrophobicity and better anticorrosive performance, supported by an increased open circuit potential and electrochemical impedance module, were obtained for coatings with up to 3%w of PAni. The incorporation of concentrations close to the electric percolation threshold region and possibly near the real CPVC based on the impedance results, caused failures in coatings like blistering, adhesion loss and low corrosion protection due to higher porosity and defects in these coatings.