Recubrimientos anticorrosivos inteligentes y medioambientalmente aceptables basados en nanopartículas de sílice

• Autores: Cristina Zea Tomero
• Directores de la Tesis: Daniel de la Fuente García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Christian Felipe Gonzalez Gonzalez (presid.), Endzhe Matykina (secret.), Antonio Julio López Galisteo (voc.), Juan Carlos Galvan Sierra (voc.), Asunción Bautista Arija (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Avanzada por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología químicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El gran desarrollo de las nanotecnologías en el campo de las pinturas anticorrosivas, ha ofrecido la posibilidad de integrar en los revestimientos protectores nanocontenedores cargados con componentes activos y encapsulados. Por medio de un diseño adecuado de la cápsula, la liberación de inhibidores de corrosión almacenados en su interior puede ser provocada puntualmente por factores externos. De este modo se logra una mayor eficiencia y economía en el uso del inhibidor.

    En este marco, el principal objetivo de esta tesis doctoral ha sido sintetizar y caracterizar una nueva generación de nanocontenedores de sílice mesoporosa, cargarlos y encapsularlos. A continuación, se han integrado en diferentes recubrimientos tipo sol gel para evaluar así, su capacidad de protección.

    En una primera etapa del presente trabajo, se han sintetizado nanopartículas esféricas mesoporosas de sílice y nanopartículas mesoporosas de sílice de núcleo hueco de nueva generación para aumentar la capacidad de almacenamiento. Los dos tipos de nanopartículas de sílice sintetizadas fueron cargadas con fosfomolibdato de sodio como inhibidor medioambientalmente aceptable y encapsuladas con un polielectrolito de carga positiva para permitir su liberación bajo determinadas condiciones básicas de pH.

    En todas las etapas de síntesis, se ha llevado a cabo una caracterización minuciosa de ambos tipos de nanopartículas. A partir de este estudio se puede concluir que los métodos de síntesis propuestos, la etapa de carga y encapsulado son satisfactorios. Una vez cargadas y encapsuladas correctamente, las nanopartículas se han incorporado con éxito en recubrimientos tipo sol gel de carácter híbrido orgánico inorgánico.

    Para evaluar el comportamiento anticorrosivo se llevaron a cabo tres estrategias. La primera de ellas ha sido evaluar la capacidad de liberación de ambos tipos de nanopartículas de sílice en función del pH. Estos ensayos demuestran que los procesos de polimerización que experimentan las especies de molibdeno y los iones fosfato presentes en el interior de las nanopartículas en función del pH externo, evitan su liberación incluso en ausencia de cápsula externa dentro del rango de pH 3,7. A partir de pH 9, se produce una liberación progresiva, llegándose a la liberación completa a pH 13, de modo similar a lo que ocurre en presencia de cápsula externa.

    En segundo lugar, mediante ensayos de resistencia a la polarización lineal, se evaluó la capacidad inhibidora de las nanopartículas en función del pH sobre sustratos de acero al carbono. A partir de estos ensayos, se puede concluir que la intensidad del proceso corrosivo disminuye en las muestras que contienen nanopartículas mesoporosas, y en mayor medida aún, en aquellas muestras que contienen nanopartículas mesoporosas de núcleo hueco.

    Finalmente, mediante técnicas electroquímicas localizadas, se evaluó el comportamiento anticorrosivo de los recubrimientos sol gel con nanopartículas de sílice incorporadas, aplicados sobre superficies de acero al carbono. Los resultados obtenidos muestran claramente, la capacidad de protección de las nanopartículas a lo largo del tiempo, evitando la propagación del defecto, al contrario de lo que ocurre en el sistema de referencia sin nanopartículas.

    Estos resultados satisfactorios confirman que las nanopartículas, cargadas con fosfomolibdato de sodio como inhibidor de corrosión medioambientalmente aceptable, presentan una liberación inteligente en ausencia de cápsula externa. Esto supone una importante ventaja para su escalado y explotación industrial y podría ser considerada una alternativa interesante a los pigmentos anticorrosivos convencionales, a base de cromatos, para su incorporación en recubrimientos protectores para sustratos de acero al carbono.