Desenvolvimento e caracterização de compósito de revestimento em pó á base de poliéster saturado com óxido de grafite

Abstract

Motivada por questões ambientais e tecnológicas, o desenvolvimento de revestimentos orgânicos livres de solventes tem se tornado foco de inúmeros grupos de pesquisas. As tintas em pó à base de poliéster saturado se inserem nesse contexto, tanto sob o ponto de vista científico, para compreender a relação entre a estrutura, propriedades e processamento desses novos materiais, como tecnológico tendo em vista a produção de revestimentos com baixo teor de Compostos orgânicos voláteis (VOC). As propriedades físico-químicas de revestimentos orgânicos podem ser melhoradas com a incorporação de aditivos funcionais capazes de atender aplicações específicas, como por exemplo, para proteção anticorrosiva em materiais metálicos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver e caracterizar uma tinta em pó base poliéster contendo diferentes teores de óxido de grafite, utilizando um glicol específico para sua dissolução e posterior sonicação no Ultrassom. A tinta aplicada sobre substrato metálico (aço carbono) e a resina com óxido de grafite foram caracterizadas utilizando análises de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscópio eletrônico de varredura (MEV), análise dinâmico mecânica (DMA), névoa salina e impedância eletroquímica. Devido a quantidade de óxido de grafite adicionada ao polímero ser baixa (0,1% e 0,3% em massa), não foi possível evidenciar a presença de óxido de grafite através da análise de (FTIR) e espectroscopia Raman. A micrografia dos compósitos avaliada por microscopia eletrônica de varredura na qual foi possível verificar a distribuição do grafite na matriz polimérica. Observouse, pela análise dinâmico mecânica (DMA) um incremento significativo de aproximadamente 180% no módulo de armazenamento (E”) com a adição de óxido de grafite na matriz do poliéster saturado. O ensaio de névoa salina apresentou resultados satisfatórios quando comparado com o substrato sem adição do óxido de grafite, mostrando redução de 35% na delaminação do material com 0,1% em massa de óxido de grafite. Foi possível evidenciar uma melhora na proteção de barreira no substrato aplicado com 0,1% de óxido de grafite no ensaio de impedância eletroquímica. Os resultados observados nesse trabalho indicam que as tintas de poliéster saturado modificadas com óxido de grafite têm potencial para serem utilizadas como revestimentos para a proteção de metais.

Abstract: Motivated by environmental and technological issues, the development of solvent-free organic coatings has become the focus of numerous research groups. Powder coatings based on saturated polyester are part of this context, both from a scientific point of view, to understand the relationship between the structure, properties, and processing of these new materials, and from a technological point of view, with a view to producing coatings with low Volatile organic compounds (VOC) content. The physicochemical properties of organic coatings can be improved with the incorporation of functional additives capable of meeting specific applications, such as, for example, for anticorrosive protection. In this context, the present work aims to develop and characterize a polyester-based powder paint containing different levels of graphite oxide, using a specific glycol for its dissolution and subsequent sonication in Ultrasound. The paint applied on metallic substrate (carbon steel) and the resin with graphite oxide were characterized using Fourier transform infrared analysis (FTIR), Raman spectroscopy, thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscope (SEM), dynamic mechanical analysis (DMA), salt spray and electrochemical impedance. Due to the low amount of graphite oxide added to the polymer (0.1% and 0.3% by mass), it was not possible to show the presence of graphite oxide through (FTIR) analysis and Raman spectroscopy. The polymer morphology was evaluated through scanning electron microscopy which was possible to evaluate the graphite oxide dispersion in the polymer. The characterization of the mechanical properties was carried out through the mechanical dynamic analysis where a significant increase of approximately 180% in the storage modulus (E”) can be observed. The saline mist test showed satisfactory results when compared to the substrate without the addition of graphite oxide, showing a 35% reduction in material delamination with 0.1% graphite oxide by mass. It was possible to demonstrate an improvement in barrier protection in the substrate applied with 0.1% graphite oxide in the electrochemical impedance test. The results observed in this work indicate that saturated polyester paints modified with graphite oxide have the potential to be used as coatings for the protection of metals.