Revestimentos compósitos de quitosana modificada com vanilina e haloisita para proteção anticorrosiva de alumínio comercialmente puro

Abstract

Revestimentos de quitosana modificada com vanilina e contendo haloisita como componente de carga foram produzidos para proteção anticorrosiva de ligas de alumínio. A anodização prévia das ligas de alumínio foi realizada para aumentar a adesão da quitosana ao metal e o efeito positivo do pré-tratamento foi confirmado através ensaios qualitativos. As modificações foram avaliadas através de espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) que confirmou a formação de bases de Schiff entre o aldeído e os grupamentos amina da quitosana. O grau de modificação foi determinado através do ensaio da ninidrina e o valor máximo de modificação obtido foi de 36,95% para um excesso molar de 100 vezes entre o aldeído e as aminas livres da quitosana. Os revestimentos modificados com vanilina tiveram sua performance anticorrosiva avaliada em solução de NaCl 3,5%(m/v) através de ensaios de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Os resultados evidenciaram um aumento da eficiência anticorrosiva dos filmes com o aumento do grau de modificação, o que foi relacionado com a diminuição da permeação de eletrólito pelos revestimentos. Tomando como partida as amostras com o maior grau de modificação, foram adicionas 3 concentrações de nanotubos de haloisita (1%, 5% e 10% em relação a massa de quitosana). O efeito da adição do material de carga sobre as propriedades de barreira dos revestimentos foi avaliado através de análises de EIS, imagens de MEV acoplado com EDS e análises do grau de inchamento em NaCl 3,5%(m/v). Os ensaios eletroquímicos demonstraram que a adição de baixas concentrações de haloisita (até 1%) melhora as propriedades de barreira dos filmes levando a uma maior eficiência anticorrosiva. Em proporções maiores do que 1%, a adição de haloisita leva a formação aglomerados que reduzem a eficiência anticorrosiva. Observou-se ainda que com 10% de haloisita ocorre uma separação de fases responsável pelo aumento expressivo no grau de inchamento das amostras e perda das propriedades de barreira.

Abstract: Coatings of modified chitosan with vanillin and containing halloysite as filler were produced for anticorrosive protection of aluminum alloys. The previous anodization of aluminum alloys was performed to increase the adhesion of chitosan to the metal and the positive effect of pretreatment was confirmed qualitatively. The modifications were characterized by Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR) that confirmed the formation of Schiff bases between the aldehyde and the amine groups of chitosan. The degree of modification was determined by the ninhydrin assay and the maximum modification value obtained was 36.95% for a molar excess of 100 times between the aldehyde and the free amines of chitosan. The coatings modified with vanillin had their anticorrosive performance evaluated in NaCl solution 3.5 wt.% through linear polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS. The results showed an increase in the anticorrosive efficiency of the films with the increase of the degree of modification, which was related to the decrease of the electrolyte permeation through the coatings. Taking as a starting point the samples with the highest degree of modification, 3 concentrations of halloysite nanotubes (1%, 5% and 10% in relation to chitosan mass) were added to the coating?s formulation. The effect of the filler?s addition was evaluated by EIS analysis, SEM images coupled with EDS and analysis of the degree of swelling in NaCl 3.5 wt.%. The electrochemical assays demonstrated that the addition of halloysite in low concentrations (up to 1%) improves the barrier properties of the films leading to a higher anticorrosive efficiency. It was also observed that with 10% halloysite occurs a phase separation responsible for the expressive increase in the degree of swelling of the samples and loss of barrier properties.