Desenvolvimento de polímeros híbridos orgânico-inorgânicos para aplicação como revestimentos protetores

Abstract

O PMMA é um polímero orgânico muito utilizado na formulação de revestimentos e adesivos devido à boa adesão em diversos substratos e à facilidade em produzir recobrimentos poliméricos. Por outro lado, o PMMA é hidrofílico, possui baixa resistência térmica e baixa resistência aos fenômenos de corrosão. Uma forma adequada de melhorar as propriedades desse material é através da combinação com compostos inorgânicos, formando polímeros híbridos orgânico-inorgânicos. Neste contexto, foram desenvolvidos polímeros híbridos de PMMA/polissilazano com o objetivo de melhorar as propriedades do componente orgânico visando aplicação como revestimento protetor. Todavia, o oligossilazano selecionado neste trabalho, HTT1800, quando em contato com a umidade e oxigênio, forma reticulações que produzem um polímero termofixo e insolúvel, impossibilitando a aplicação como revestimento. Sendo assim, a polimerização em solução com atmosfera de argônio foi a técnica selecionada para a síntese dos materiais híbridos, pois impede o contato dos componentes de partida com ar e umidade. Os polímeros e os revestimentos híbridos desenvolvidos foram caracterizados para avaliar a influência do HTT1800 nas propriedades finais desses materiais em relação ao PMMA puro. A partir dos resultados da extração soxhlet, observou-se que os polímeros híbridos sintetizados com até 25% em massa de HTT1800 apresentaram baixo grau de reticulação e, por isso, deram origem a soluções poliméricas adequadas para deposição nos substratos metálicos. Adicionalmente, as curvas de TGA e DTA evidenciaram que a inclusão do HTT1800 aumentou a estabilidade térmica do PMMA e, a partir dos resultados de GPC, observou-se a diminuição das massas molares dos materiais híbridos em relação ao PMMA puro. Além disso, o oligossilazano melhorou a adesão dos revestimentos no substrato metálico e conferiu hidrofobicidade aos revestimentos produzidos. Os testes de corrosão comprovaram a eficiência de proteção dos revestimentos híbridos em comparação com o substrato sem revestimento e com o PMMA puro. Desta forma, o desenvolvimento dos polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de PMMA/HTT1800 permitiu a obtenção de revestimentos protetores com propriedades superiores às observadas em revestimentos de PMMA puro.<br>

PMMA is an organic polymer that has increasingly been used as coatings and adhesives due to its good adhesion in different types of substrates and excellent film-forming performance. However, PMMA is hydrophilic and shows low thermal and corrosion resistance. A suitable way to enhance the properties of this material is the combination with inorganic compounds to form organic-inorganic hybrid polymers. In this work, hybrid polymers of PMMA/polysilazane were synthesized aiming the improvement of the organic component properties for application as protective coatings. However, the selected oligosilazane, HTT1800, is a very reactive compound, which undergoes cross-linking if in contact with water and/or oxygen. The cross-linking leads to a thermoset and insoluble polymer and hinders the application as coating. Therefore, the solution polymerization in argon atmosphere was the chosen technique for the synthesis, preventing the contact with air and humidity. Different characterizations were carried out to evaluate the influence of the HTT1800 in the final properties of the developed hybrid polymers and of the coatings in comparison to the pure PMMA. Soxhlet extraction results showed that a low cross-linking degree is obtained when HTT1800 content in the initial mixture do not exceed 25 wt%, producing polymeric solutions with adequate characteristics for the formation of hybrid films on the metal substrate. Additionally, TG and DTA analyses indicated that the addition of HTT1800 increased the thermal stability of the PMMA and the GPC analysis results showed a decrease of the hybrid polymer´s molecular weight in comparison to the pure PMMA. Furthermore, the oligosilazane improved the adhesion of the coatings on the metal substrate and the hydrophobicity of the developed films. The corrosion tests showed that the hybrid coatings had better anticorrosive performance in comparison to the uncoated substrate and to the pure PMMA. Thus, the development of organic-inorganic hybrid polymers of PMMA/HTT1800 enabled the production of protective coatings with enhanced properties if compared to pure PMMA.