Estudo da Molhabilidade e Energia de Superfície de Revestimentos Poliméricos Incorporados com Partículas de TiO2 para Aplicação como Material Antincrustante

Abstract

A bioincrustação é o acúmulo de matéria viva em estruturas submersas naturais ou materiais de utilidade humana. Esse fenômeno, se não controlado, pode acarretar em uma série de prejuízos ao setor náutico, como por exemplo aumento na resistência ao avanço, degradação de equipamentos e aumento de peso. Estes impactos negativos movimentam bilhões de dólares somente no setor de biocidas. Uma das soluções mais comuns para este problema é a utilização de tintas antincrustantes com o intuito de retardar ou anular este processo. Com o passar dos anos, as entidades normativas ficaram mais exigentes quanto à utilização desses métodos, visto que são extremamente nocivos para os demais organismos vivos do ambiente marinho. Uma das alternativas amigáveis relaciona-se com a adição de substâncias alternativas em revestimentos poliméricos. A utilização de tintas à base de dióxido de titânio (TiO2) têm se apresentado interessante no ponto de vista de aplicação como antincrustante. Estes materiais, quando excitados por radiação ultravioleta exibem características bactericidas se transformando em superfícies auto-limpantes. Neste sentido, o presente trabalho irá relacionar revestimentos poliméricos com dióxido de titânio com o intuito de retardar o processo natural de bioincrustação. Para isso, foram desenvolvidas misturas com diferentes concentrações de anatase, rutilo, a mistura destas duas fases de TiO2, então incorporadas em tinta de poliuretano, com posterior aplicação sobre a superfície de amostras de aço inoxidável. Medidas de ângulo de contato e energia de superfície antes e após a exposição à radiação UV-C, acompanhamento da evolução da bioincrustação nas amostras em ambiente marinho foram alguns dos métodos utilizados para a avaliação dos resultados. Após as análises, verificou-se que mesmo com a incorporação do TiO2, um visível processo de bioincrustação ocorreu, entretanto, os materiais apresentaram comportamentos distintos em função da fase de TiO2 incorporada. Os resultados indicam que as amostras incorporadas com as duas fases misturadas se mostraram mais fotoativas perante suas fases isoladas, evidenciando uma melhor eficiência na fotoativação do TiO2 quando misturadas as fases, e que neste composto, a atividade fotocatalítica aumenta com o aumento da concentração de rutilo.

Biofouling is the accumulation of living material in natural submerge structures or materials of human utility. This phenomenon, if not controlled, can cause affect the nautical sector, for example, increase of resistance, equipment degradation and addition of weight. This negative impacts move billions of dollar only in the biocides sector. One of the most common solution to this problem is using antifouling paints in order to delay or stop this process. Over the years, normative entities have become more demanding about the use of those methods, since they are extremely harmful to others living organisms in the marine environment. One of the friendly alternatives relates to the addition of alternative substances to polymer coatings. The use of titanium dioxide (TiO2) in paints has been interesting from an application as an antifouling point of view. These materials, when excited by ultraviolet radiation, exhibit bactericidal characteristics and become self-cleaning surfaces. In this sense, the present work will relate polymer coatings with titanium dioxide in order to slow down the natural process of biofouling. For this, mixtures with different concentrations of anatase, rutile, were developed to mix these two phases of TiO2, then incorporated in polyurethane paint, with subsequent application on the surface of stainless steel samples. Contact angle and surface energy measurements before and after exposure to UV-C radiation, monitoring the evolution of biofouling in samples in the marine environment were some of the methods used to evaluate the results. After the analysis, it was verified that even with the incorporation of TiO2, a visible biofouling process occurred, however, the materials presented different behaviors depending on the incorporated TiO2 phase. The results indicated that the samples incorporated with the two mixed phases were more photoactive in their isolated phases, showing a better efficiency in the photoactivation of TiO2 when the phases were mixed, and that in this compound, the photocatalytic activity increases with the increase of the rutile concentration.