Preparação e caracterização de híbridos orgânico-inorgânicos à base de epoxí-silica

Abstract

Este projeto visa a investigar a relação entre a estrutura e as propriedades dos materiais epoxi-silica preparados pelo método sol-gel. Os híbridos foram preparados pela reação de cura entre o poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin) (DGBEA) , e o dietil triamina (DETA) assim como pelo processo Sol-Gel de hidrolise e condensação entre GPTMS (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane) e TEOS. Ressonância magnética nuclear (RMN), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS), espectroscopia de Infravermelho e RAMAN, microscopia de força atômica (AFM) assim como termogravimétria foram utilizadas com o proposito de investigar a morfologia e as propriedades estruturais do material. Finalmente as propriedades anticorrosivas dos filmes foram testadas em uma solução salina por meio de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Durante a fase inicial do projeto diferentes amostras com diferentes concentrações de TEOS foram preparadas. A estabilidade térmica como as propriedades anticorrosivas foram testadas. Os resultados mostraram que para maiores concentrações de TEOS, as propriedades anticorrosivas e térmicas dos híbridos melhoram significativamente. Vários resultados interessantes foram obtidos, para híbridos com razoes molares de TEOS : GPTMS : DGBEA = 1 : 1: 1, tendo módulos de impedância de até 1010 Ω cm-2. Durante a segunda fase do projeto, duas series de amostras com concentrações diferentes de GPTMS a TEOS foram preparadas. As propriedades estruturais foram obtidas por meio de Espectroscopia Infravermelho, Raman, RMN e XPS e espalhamento de raios X a baixo ângulo. A hidrofobicidade assim como as propriedades térmicas foram avaliadas por meio de testes de molhabilidade e análise termogravimétrica. Finalmente as propriedades anticorrosivas dos filmes em contato com solução salina foram testadas por meio de espectroscopia de impedância electroquímica.

This work aims to investigate the relationship between the structure and the properties of the sol-gel prepared epoxy-silica materials. The organic-inorganic hybrids were prepared from the curing reaction of poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin) (DGBEA), with Diethyltriamine (DETA) and (3-Glycidoxypropyl)methyltriethoxysilane) (GPTMS) combined with the sol-gel hydrolysis and condensation reactions between Tetraethoxysilane (TEOS) and GPTMS. Nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Infrared and Raman spectroscopy (IR), Atomic force microscopy, as well as thermogravimetry (TG) have been used with the purpose to investigate the morphological and structural properties of the material. Finally the anticorrosive properties of the hybrid coated carbon steel were evaluated in saline solution using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). During the initial phase of the project different samples with increasing concentrations of TEOS have been prepared and their thermal stability as well as their anticorrosive properties were tested. It was found, that for increasing TEOS concentration, the hybrid’s anticorrosive and thermal properties can be improved. Several interesting results were obtained for hybrid coatings at a TEOS : GPTMS : DGBEA = 1 : 1 : 1 ratio, having an impedance modulus of up to 1010 Ω cm-2. During the second phase of the work, a series of epoxy-silica hybrids were synthetized varying the concentrations of GPTMS and TEOS. Their structural properties were characterized by means of Infrared, Raman, solid NMR and XPS spectroscopy. Their hydrophobicity as well as their thermal resistance were evaluated using the drop shape analysis and thermogravimetry. Finally the anticorrosive properties of the coatings in saline solution were tested using electrochemical impedance spectroscopy.