Desenvolvimento de revestimentos de polímeros híbridos orgânico-inorgânicos

Abstract

Ao longo dos últimos anos estudos têm sido feitos na área de produção de polímeros híbridos orgânico-inorgânicos, de modo ampliar as propriedades e, consequentemente, a gama de aplicações desses materiais. O foco principal está na combinação das propriedades dos polímeros orgânicos e inorgânicos para que funcionem com sinergismo como um só material, visando aplicações de grande necessidade, como por exemplo revestimentos protetores. O presente trabalho teve como objetivo fundamental desenvolver polímeros híbridos orgânico-inorgânicos, caracterizar suas propriedades, compreender sua estrutura química e testar seu desempenho como revestimento em substratos metálicos. Os polímeros foram sintetizados por meio da técnica de polimerização em solução utilizando duas rotas de síntese: reticulação por hidrossililação (com auxílio de catalisador metálico) e hidrossililação com pré-polimerização da fração orgânica (com auxílio de iniciador radicalar). Os materiais sintetizados foram caracterizados e as estruturas químicas determinadas. Os melhores resultados foram obtidos para os produtos das reações em que aplicou-se 60% de fração orgânica e 40% de inorgânica, com duração de 48 h. Obtiveram-se polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de classe I. Pelo método de síntese com catalisador metálico as moléculas orgânicas foram imobilizadas em uma rede inorgânica, reticulada por reação de desidrogenação, com raros sinais de interação das ligações CH2 com Si-H. E, pela síntese com catalisador metálico e iniciador radicalar houve a formação de rede semi-IPN, em que a rede inorgânica sofreu reação de desidrogenação e a interação entre as fases ocorreu por meio de ligações entre os hidrogênios metínicos do polímero orgânico formado e ligações N-H da fração inorgânica. Não foi possível identificar sinais claros de ocorrência da reação de hidrossililação para nenhuma das rotas, indicando que o catalisador empregado não foi eficiente para a reação. Por último, os materiais sintetizados foram aplicados como revestimento em substratos metálicos e apresentaram total aderência. A presença de poliestireno não mudou o comportamento dos revestimentos, que apresentaram desempenho semelhante ao polissilazano puro, indicando que os polímeros híbridos desenvolvidos proporcionam bons resultados para aplicação como revestimentos em substratos metálicos.<br>

Abstract : Over the last few years studies have been made in the production area of hybrid organic-inorganic polymers in order to expand the properties and, thus, the range of applications of these materials. The main focus is the combination of properties of organic and inorganic polymers to work in synergism as a single material, aiming great needs of applications, such as protective coatings. This study had as main objective to develop hybrid organic-inorganic polymers and then characterize their properties, understand their chemical structure and test their performance as protective coatings on metal substrates. The polymers were synthesized by solution polymerization technique using two different synthesis routes: crosslinking through hydrosilylation (with metal catalyst) and hydrosilylation with prepolymerization of the organic fraction (with radical initiator). The synthesized materials were characterized and their chemical structures were determined. The best results were obtained for the reaction products in which 60 % of organic fraction and 40 % of inorganic were applied, with duration of 48 h. It was obtained hybrid organic-inorganic polymers of class I. By the method of synthesis with metal catalyst the organic molecules were immobilized in an inorganic network, crosslinked by dehidrogenation reaction, with rare signs of CH2 to Si-H bonds. And, in the synthesis with metal catalyst and radical initiator there was the formation of a semi-IPN network, in which the inorganic network suffered dehidrogenation reaction and the phases interaction occurred by means of bonds between methinic hydrogens from formed organic polymer bonds and N-H bonds from inorganic fraction. It was not possible to identify clear signs of occurrence of the hydrosilylation reaction to any of the routes, indicating that the catalyst employed was not effective for the reaction.Finally, the synthesized materials were applied as coatings on metal substrates and had great adhesion. The presence of polystyrene has not changed the coatings profile, which had similar performance to pure polysilazane, indicating the developed hybrid polymers provide good results for application as coatings on metallic substrates.