Síntese e funcionalização de revestimentos anticorrosivos inteligentes autorreparadores a partir do bio-óleo de Eucalyptus sp.
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Breno Nonato de Melo
Cláudio Gouvêa dos Santos
Vanessa de Freitas Cunha Lins
Túlio Matencio
Cláudio Gouvêa dos Santos
Vanessa de Freitas Cunha Lins
Túlio Matencio
Resumo
A busca por alternativas ecologicamente corretas aos polímeros derivados de petróleo tem impulsionado o desenvolvimento de soluções sustentáveis na indústria de revestimentos. Neste contexto, este trabalho investigou o desenvolvimento e a caracterização de revestimentos de poliuretano (PU) derivados de bio-óleo de Eucalyptus modificado para aplicações em proteção anticorrosiva sustentável. A modificação química do bio-óleo, compreendendo as etapas de epoxidação e subsequente introdução de grupos hidroxílicos e cadeias alifáticas longas, resultou em um aumento significativo no teor de hidroxilas e na solubilidade do material, conferindo propriedades aprimoradas aos revestimentos em relação àqueles formulados com bio-óleo não modificado. A análise termogravimétrica (TGA) demonstrou um incremento de 50 °C na temperatura de início de degradação térmica. Caracterizações eletroquímicas revelaram um deslocamento do potencial de corrosão para valores mais anódicos (+0,204 V vs. Ag/AgCl), acompanhado por uma redução de seis vezes nas taxas de corrosão e um aumento superior a três ordens de magnitude no módulo de impedância (|Z|), comprovando a melhoria no desempenho anticorrosivo dos revestimentos modificados. Com o objetivo de conferir propriedades de autorreparo, microcápsulas de poliuretano contendo diisocianato de hexametileno (HDI), com diâmetro médio de 44 ± 2 µm e fração líquida de aproximadamente 40% em massa, foram incorporadas à matriz polimérica. A adição de até 20% em massa de microcápsulas não afetou significativamente as propriedades mecânicas de adesão e dureza dos revestimentos. Ensaios de imersão em solução aquosa de NaCl a 3,5% (m/v) durante 30 dias demonstraram uma redução de quatro ordens de magnitude (104) na taxa de corrosão das amostras contendo microcápsulas, resultado corroborado por análise visual e técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), confirmando o mecanismo de autorreparo. A estratégia de combinação do bio-óleo modificado com microcápsulas contendo HDI demonstra o potencial da química verde para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho com menor impacto ambiental.
Abstract
The pursuit of environmentally friendly alternatives to petroleum-derived polymers has driven the development of sustainable solutions in the coatings industry. In this context, this work investigated the development and characterization of polyurethane (PU) coatings derived from modified Eucalyptus bio-oil for applications in sustainable anticorrosive protection. The chemical modification of the bio-oil, comprising epoxidation and subsequent introduction of hydroxyl groups and long aliphatic chains, resulted in a significant increase in hydroxyl content and material solubility, conferring enhanced properties to the coatings compared to those formulated with unmodified bio-oil. Thermogravimetric analysis (TGA) demonstrated a 50 °C increase in the initial degradation temperature. Electrochemical characterizations revealed a shift of the corrosion potential to more anodic values (+0.204 V vs. Ag/AgCl), accompanied by a six-fold reduction in corrosion rates and an increase of more than three orders of magnitude in the impedance modulus (|Z|), confirming the improved anticorrosive performance of the modified coatings. Aiming to impart self-healing properties, polyurethane microcapsules containing hexamethylene diisocyanate (HDI), with an average diameter of 44 ± 2 µm and a liquid core content of approximately 40 wt%, were incorporated into the polymeric matrix. The addition of up to 20 wt% of microcapsules did not significantly affect the mechanical properties of adhesion and hardness of the coatings. Immersion tests in 3.5 wt% (m/v) aqueous NaCl solution for 30 days demonstrated a four-order-of-magnitude (104) reduction in the corrosion rate of the microcapsule-containing samples, a result corroborated by visual analysis and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques, confirming the self-healing mechanism. The strategy of combining modified bio-oil with HDI-containing microcapsules demonstrates the potential of green chemistry for the development of high-performance materials with a reduced environmental impact.
Assunto
Físico-química, Eucalipto, Revestimentos, Corrosão e anticorrosivos, Óleos e gorduras, Termogravimetria, Eletroquímica, Poliuretanas, Espectroscopia de impedância, Espectroscopia de infravermelho, Biomassa
Palavras-chave
Bio-óleo de eucalipto, Revestimentos anticorrosivos, Autorreparo, Microcápsulas, Sustentabilidade