Evaluación de películas compósitas de PANI-TiO2, PANI-CeO2 y PANI-ZnO en la resistencia a la corrosión de aceros al carbono

Abstract

RESUMEN: Mediante el método de polimerización oxidativa por mezcla rápida se sintetizó polianilina (PANI) y los compósitos PANI-ZnO, PANI-CeO2 y PANI-TiO2 para ser evaluados como recubrimientos contra la corrosión de aceros al carbón. La PANI y las mezclas con óxidos metálicos sintetizados fueron caracterizados mediante las técnicas espectroscópicas de Difracción de Rayos X (XRD), Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), Ultravioleta (UV-VIS) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), así como por Viscosimetría Capilar (VC) y Análisis Termogravimétrico (TGA). La eficiencia de protección contra la corrosión fue evaluada mediante las técnicas de Extrapolación de Tafel (ET) y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS). De la síntesis se obtuvieron materiales constituidos por nanofibras conteniendo los óxidos metálicos. El peso molecular promedio de la polianilina y materiales compósitos sintetizados fue de 188,795.4 Da. FTIR y UV-VIS mostraron que los materiales obtenidos corresponden a su forma conductora. Se observó que la adición de los rellenos de ZnO, CeO2 y TiO2 a la matriz polimérica, desplaza los picos de absorción correspondientes a las transiciones π-π*, polarón-π y π-polarón característicos de la PANIc. A partir del análisis termogravimétrico se determinaron los eventos involucrados en el proceso de degradación del polímero y el efecto de la disminución del tamaño de partícula. Las propiedades de protección de los recubrimientos de PANIc y sus mezclas con ZnO, CeO2 y TiO2 evaluadas por EIS y ET demostraron que en condiciones de pH neutro los recubrimientos presentan mayor resistencia que a pH ácido. El efecto de la disminución del tamaño de las nanopartículas en la matriz polimérica mejora las propiedades de protección de los recubrimientos. ABSTRACT: Using the oxidative polymerization method by the rapidly mixed reaction, polyaniline (PANI) and the PANI-ZnO, PANI-CeO2, and PANI-TiO2 compounds were synthesized to be evaluated as corrosion-resistant coatings of carbon steels. The synthesized materials were characterized by spectroscopic techniques of X-ray Diffraction (XRD), Infrared with Fourier Transform (FTIR), Ultraviolet (UV-VIS), and Scanning Electron Microscopy (SEM), as well as Capillary Viscosimetry (VC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Corrosion protection efficiency was evaluated by Tafel Extrapolation (ET) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) techniques. From the synthesis, materials consisting of nanofibers containing the metal oxides were obtained. The average molecular weight of the polyaniline and synthesized composites was 188,795.4 Da. FTIR and UV-VIS showed that the materials obtained correspond to their conductive form. It was observed that the addition of the ZnO, CeO2 and TiO2 fillers to the polymer matrix displaces the absorption peaks corresponding to the π-π *, polar-π and π-polaron transitions characteristic of PANIc. From the thermogravimetric analysis, the events involved in the polymer degradation process and the effect of the particle size decrease were determined. The protective properties of the PANIc coatings and their mixtures with ZnO, CeO2 and TiO2 evaluated by EIS and ET showed that under neutral pH conditions the coatings have higher resistance than at acidic pH. The effect of reducing the size of the nanoparticles in the polymer matrix improves the protective properties of the coatings.