Composito de Óxido de Grafeno/Polianilina/Polipirrol como Anticorrosivo de Cobre en presencia de agua al 3.5% de NaCl aplicando MSR
Palabras clave:
Corrosión, Óxido de grafeno, Polipirrol, Polianilina, MSR.Resumen
El grafeno, un material de espesor atómico descubierto hace solo veinte años, se ha convertido en el centro de numerosas investigaciones. Los estudios demuestran que presenta propiedades eléctricas, mecánicas, térmicas y ópticas que superan las de cualquier otro material conocido. En este trabajo se sintetizó un compuesto a base de óxido de grafeno/polianilina/polipirrol (GO/PANI/PPy) para ser utilizado en recubrimientos de cobre para mejorar su resistencia a la corrosión en presencia de agua de mar al 3.5% de NaCl. Las proporciones óptimas de GO a PANI y PPy en el composito para mejorar la resistencia a la corrosión del Cu, se determinaron mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR). El composito se caracterizó mediante espectroscopía FTIR, análisis termogravimétrico (TGA) y conductividad eléctrica (CE). El análisis FTIR demostró que el GO, PANI y PPy están incorporados en el composito, mientras que el análisis TGA indicó que la temperatura de degradación está entre 200 y 400 ºC, aumentando la estabilidad térmica con el contenido de GO. De acuerdo con la MSR, las muestras que presentaron mayor resistencia a la corrosión fueron aquellas con una pequeña cantidad de GO y una relación en peso de PPy/PANI de 70/30, teniendo una velocidad de corrosión tan baja como 0.0138 mm/año y una eficiencia anticorrosiva del 98.66%.
Referencias
Ahmad, A. L., Ismail, S., & Bhatia, S. (2005). Optimization of coagulation-flocculation process for palm oil mill effluent using response surface methodology. Environmental Science and Technology, 39(8), 2828–2834. https://doi.org/10.1021/ES0498080/SUPPL_FILE/ES0498080SI20050118_034454.PDF
Aljuboury, D. A. D. A., Palaniandy, P., Aziz, H. B. A., Feroz, S., & Amr, S. S. A. (2016). Evaluating photo-degradation of COD and TOC in petroleum refinery wastewater by using TiO2/ZnO photo-catalyst. Water Science and Technology, 74(6), 1312–1325. https://doi.org/10.2166/WST.2016.293
Armelin, E., Meneguzzi, Á., Ferreira, C. A., & Alemán, C. (2009). Polyaniline, polypyrrole and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) as additives of organic coatings to prevent corrosion. Surface & Coatings Technology, 24(203), 3763–3769. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2009.06.019
Baldissera, A. F., & Ferreira, C. A. (2012). Coatings based on electronic conducting polymers for corrosion protection of metals. Progress in Organic Coatings. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2012.05.004
Bernardo Do Campo, S. (2021). Propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de poliamida 6 contendo fibra curta de carbono recobertas com óxido de grafeno. https://doi.org/10.31414/EM.2021.D.131382
Choi, J. S., Park, H. bin, Yoon, O. J., & Kim, H. J. (2022). Investigation on the role of graphene oxide sheet-platinum composite counter electrode in dye-sensitized solar cell. Thin Solid Films, 745, 139098. https://doi.org/10.1016/J.TSF.2022.139098
Corona-Rivera, M. A., Ovando-Medina, V. M., Martínez-Gutiérrez, H., Silva-Aguilar, F. E., Pérez, E., & Antonio-Carmona, I. D. (2014). Morphology and conductivity tuning of polyaniline using short-chain alcohols by heterophase polymerization. Colloid and Polymer Science, 293(2). https://doi.org/10.1007/s00396-014-3443-1
Deyá, M. C., del Amo, B., Spinelli, E., & Romagnoli, R. (2013). The assessment of a smart anticorrosive coating by the electrochemical noise technique. Progress in Organic Coatings, 76(4), 525–532. https://doi.org/10.1016/J.PORGCOAT.2012.09.014
Dutta, G. K., & Karak, N. (2022). Bio-based waterborne polyester/cellulose nanofiber-reduced graphene oxide–zinc oxide nanocomposite: an approach towards sustainable mechanically robust anticorrosive coating. Cellulose 2022, 1–25. https://doi.org/10.1007/S10570-021-04414-4
Geng, Y., Zhou, P., Li, S., Cao, J., Zhou, Z., Wu, Z., & Liu, A. (2022). Superior corrosion resistance of mild steel coated with graphene oxide modified silane coating in chlorinated simulated concrete solution. Progress in Organic Coatings, 164, 106716. https://doi.org/10.1016/J.PORGCOAT.2022.106716
Harilal, M., George, R., Albert, S., Building, J. P.-C. and, & 2022, undefined. (n.d.). A new ternary composite steel rebar coating for enhanced corrosion resistance in chloride environment. Elsevier. Retrieved February 15, 2022, from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061822000010
Huong, L. M., Trung, T. Q., Tuan, T. T., Viet, N. Q., Dat, N. M., Nghiem, D. G., Thinh, D. B., Tinh, N. T., Oanh, D. T. Y., Phuong, N. T., Nam, H. M., Phong, M. T., & Hieu, N. H. (2022). Surface functionalization of graphene oxide by sulfonation method to catalyze the synthesis of furfural from sugarcane bagasse. Biomass Conversion and Biorefinery 2022, 1–11. https://doi.org/10.1007/S13399-021-02272-5
Hussain, M., & Schaus, D. (2022). Effect of surface roughness and coating alternatives of seawater pipes on energy efficiency of ships. International Journal of Energy and Water Resources. https://doi.org/10.1007/S42108-021-00164-Y
Irigoyen, J., Politakos, N., Diamanti, E., Rojas, E., Marradi, M., Ledezma, R., Arizmendi, L., Alberto Rodríguez, J., Ziolo, R. F., & Moya, S. E. (2015). Fabrication of hybrid graphene oxide/polyelectrolyte capsules by means of layer-by-layer assembly on erythrocyte cell templates. Beilstein Journal of Nanotechnology, 6(1), 2310–2318. https://doi.org/10.3762/BJNANO.6.237
Kalendová, A., Veselý, D., Kohl, M., & Stejskal, J. (2014). Effect of surface treatment of pigment particles with polypyrrole and polyaniline phosphate on their corrosion inhibiting properties in organic coatings. Progress in Organic Coatings. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2014.04.012
Li, N., Zhang, W., Xu, H., Cai, Y., Materials, X. Y.-, & 2022, undefined. (n.d.). Corrosion Behavior and Mechanical Properties of 30CrMnSiA High-Strength Steel under an Indoor Accelerated Harsh Marine Atmospheric Environment. Mdpi.Com. Retrieved February 15, 2022, from https://www.mdpi.com/1450322
Li, X., Sci, X. L.-Int. J. Electrochem., & 2022, undefined. (2022). Study on Corrosion Resistance of Superhydrophobic Film Prepared on the Surface of 2024 Aluminum Alloy. Electrochemsci.Org, 17, 220242. https://doi.org/10.20964/2022.02.12
Majumder, P., Gangopadhyay, R. Evolution of graphene oxide (GO)-based nanohybrid materials with diverse compositions: An overview (2022) RSC Advances, 12 (9), pp. 5686 - 5719. DOI:16 10.1039/d1ra06731a
Martins, J. I., Reis, T. C., Bazzaoui, M., Bazzaoui, E. A., & Martins, L. (2004). Polypyrrole coatings as a treatment for zinc-coated steel surfaces against corrosion. Corrosion Science. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2004.02.006
Montgomery D.C., Runger G.C. (2012). Probabilidad y estadística aplicadas a la ingeniería. Limusa Wiley, 2a Edición. ISBN-10 : 9681859154. ISBN-13 : 978-9681859152
Mostovoy, A., Shcherbakov, A., Yakovlev, A., Arzamastsev, S., & Lopukhova, M. (2022). Reinforced Epoxy Composites Modified with Functionalized Graphene Oxide. Polymers, 14(2). https://doi.org/10.3390/POLYM14020338
Ovando-Medina, V. M., Peralta, R. D., Mendizábal, E., Martínez-Gutiérrez, H., Lara-Ceniceros, T. E., & Ledezma-Rodríguez, R. (2011a). Synthesis of polypyrrole nanoparticles by oil-in-water microemulsion polymerization with narrow size distribution. Colloid and Polymer Science. https://doi.org/10.1007/s00396-011-2394-z
Ovando-Medina, V. M., Peralta, R. D., Mendizábal, E., Martínez-Gutiérrez, H., Lara-Ceniceros, T. E., & Ledezma-Rodríguez, R. (2011b). Synthesis of polypyrrole nanoparticles by oil-in-water microemulsion polymerization with narrow size distribution. Colloid and Polymer Science, 289(7). https://doi.org/10.1007/s00396-011-2394-z
Páez, H. Y. & Rincón, L. A. (2019). Uso del óxido de grafeno como adsorbente en la remoción de cromo en una matriz acuosa con características de agua residual producto de la actividad de curtido. Recuperado de: https://hdl.handle.net/20.500.14625/21281
Qiu, S., Li, W., Zheng, W., Zhao, H., & Wang, L. (2017). Synergistic effect of polypyrrole-intercalated graphene for enhanced corrosion protection of aqueous coating in 3.5% nacl solution. ACS Applied Materials and Interfaces, 9(39), 34294–34304. https://doi.org/10.1021/ACSAMI.7B08325/SUPPL_FILE/AM7B08325_SI_001.PDF
Rodríguez, J. R. (2021). Síntesis y Caracterización de Óxido de Grafeno Reducido Funcionalizado con Nanopartículas Metálicas. Aplicación en el Desarrollo de Sensores Amperométricos. https://www.tdx.cat/handle/10803/671817
Senocak, T., Yilmaz, T., Budak, H., … G. G.-M. T., & 2022, undefined. (n.d.). Influence of sodium pentaborate (B5H10NaO13) additive in plasma electrolytic oxidation process on WE43 magnesium alloys. Elsevier. Retrieved February 15, 2022, from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352492822000356
Torre, G. C.-D. la, Ortiz-Ortiz, J., Espinosa-Medina, M. A., & Zurita-Méndez, N. N. (2021). Óxido de grafeno en una matriz polimérico-cerámica: análisis de las propiedades mecánicas a compresión. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías Del ICBI, 9(Especial2), 226–230. https://doi.org/10.29057/ICBI.V9IESPECIAL2.8014
Wang, H., Xu, J., Du, X., Wang, H., Cheng, X., & Du, Z. (2022). Stretchable and self-healing polyurethane coating with synergistic anticorrosion effect for the corrosion protection of stainless steels. Progress in Organic Coatings, 164, 106672. https://doi.org/10.1016/J.PORGCOAT.2021.106672
Wang, X., Zhuo, J., Xing, T., & Wang, X. (2022). Preparación de un compuesto de óxido de grafeno / resina epoxi con hierro-reducido y su resistencia a la llama y estabilidad térmica. DYNA, 97(1), 98–103. https://doi.org/10.6036/10327
Wang, Y., Wei, H., Guo, J., Bao, L., & Liu, X. (2020). Study on the Synthesis and Photothermal Conversion Property of Polyaniline. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 772(1), 012048. https://doi.org/10.1088/1757-899X/772/1/012048
Yussuf, A., Al-Saleh, M., Al-Enezi, S., & Abraham, G. (2018). Synthesis and Characterization of Conductive Polypyrrole: The Influence of the Oxidants and Monomer on the Electrical, Thermal, and Morphological Properties. International Journal of Polymer Science, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/4191747




