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Aug 31, 2023

Fortalecimento das características mecânicas e resistência à delaminação catódica da fibra

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13418 (2023) Citar este artigo 726 Acessos Detalhes da Métrica Este trabalho tem como objetivo escrutinar o efeito da silanização de fibras de vidro (GF) na

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13418 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Este trabalho tem como objetivo examinar o efeito da silanização de fibras de vidro (GF) nas propriedades mecânicas e na resistência ao descolamento catódico de um revestimento compósito epóxi. A silanização bem-sucedida foi aprovada com base em diferentes técnicas de caracterização, incluindo espectros infravermelhos com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FE-SEM), espectroscopia de raios X com dispersão de energia e análise termogravimétrica. A medição da resistência à tração exibiu um efeito significativo da silanização no desempenho mecânico do polímero reforçado com fibra (FRP). Imagens transversais FE-SEM ilustraram melhor ligação interfacial entre a matriz epóxi e GF após silanização. As medições de pull-off revelaram uma melhor resistência à adesão úmida do FRP à superfície do aço-carbono após a exposição à câmara de névoa salina quando os GF foram silanizados. Além disso, a silanização revelou maior resistência à delaminação catódica (CD). A espectroscopia de impedância eletroquímica e as avaliações de ruído eletroquímico comprovaram a influência significativa da silanização na resistência CD do FRP.

Os polímeros epóxi são amplamente utilizados como revestimentos populares de proteção contra corrosão em diferentes aplicações devido às suas muitas propriedades excepcionais, incluindo excelente resistência química, tenacidade, resistência ao encolhimento e adesão1,2,3,4. Os revestimentos epóxi atuam como uma barreira eficiente à transferência de água/espécies corrosivas para os substratos metálicos e aumentam sua vida útil, reduzindo a taxa de corrosão de meios corrosivos severos. Os revestimentos poliméricos podem diminuir significativamente a corrosão da estrutura metálica através de três mecanismos dominantes: barreira, inibição e sacrifício5,6,7,8,9.

Geralmente, os revestimentos orgânicos são relativamente penetráveis ​​à água, oxigênio e espécies corrosivas. Assim, após serem expostos a eletrólitos corrosivos, os revestimentos passam por um processo de degradação, geralmente pela formação de defeitos como trincas e delaminação10,11. Isto também leva a uma diminuição severa no desempenho da barreira do revestimento, levando à penetração de mais água e espécies corrosivas na interface do revestimento e do substrato e à aceleração da taxa de corrosão do metal. A perda de adesão e delaminação do revestimento expande as áreas catódica e anódica aumentando a taxa de reações eletroquímicas.

Vários fatores, como interações interfaciais entre o substrato e o revestimento polimérico, influenciam a robustez do revestimento em meios corrosivos . Muitos esforços têm sido feitos para aumentar a adesão dos revestimentos aos substratos metálicos porque a perda de adesão afeta diretamente o comportamento protetor dos revestimentos poliméricos .

Estudos demonstraram que vários aditivos ou pigmentos anticorrosivos aumentam a funcionalidade de barreira e as características de proteção dos revestimentos poliméricos15. Recentemente, uma variedade de micro/nano reforçadores na matriz polimérica têm sido utilizados para produzir revestimentos compósitos eficientes com maior resistência mecânica, proteção contra corrosão e estabilidade térmica e química . As nanopartículas utilizadas na literatura podem ser divididas por suas dimensões: (I) 0-dimensional incluindo nanopartículas de sílica20 e pontos quânticos de carbono21, (II) 1-dimensional incluindo nanofibras e nanotubos como fibra de carbono22 e nanotubos de carbono (CNT)23,24, (III) bidimensional incluindo nanoplacas e nanofolhas, como materiais à base de grafeno25,26,27, dissulfeto de molibdênio28, hidróxidos duplos em camadas (LDHs)29,30, e (IV) tridimensional incluindo estruturas metálicas orgânicas (MOF)31 e zeólitas32.

As fibras de vidro (GF) são provavelmente as cargas de reforço mais utilizadas em compósitos poliméricos. Esses compósitos são excelentes e possuem baixa densidade, estabilidade térmica e química robusta, alta rigidez e resistência e resistência superior à corrosão33. Embora tenham essas propriedades, os GF também são propensos a uma variedade de defeitos, como rachaduras, delaminação e falhas durante o carregamento. Muitos dos locais que causam esses defeitos resultam de má ligação entre GF e matriz, o que pode afetar a resistência mecânica do material34,35. Assim, a resolução desta limitação melhora a adesão superficial imperfeita entre as fibras e a matriz polimérica e prepara um compósito multifuncional com características mecânicas e protetoras robustas. Pesquisadores de todo o mundo relataram que as soluções práticas mais importantes para superar essa limitação são: (1) utilização de agentes de acoplamento na matriz polimérica36,37 e (2) tratamento superficial de fibras38. Várias técnicas de modificação de superfície têm sido utilizadas em GF para melhorar suas interações interfaciais com matrizes poliméricas. Tratamento alcalino, acetilação, tratamento com plasma e enxerto são abordagens comuns de modificação de superfície para GF39.