DESARROLLO DE RECUBRIMIENTOS ANTIADHERENTES Y DE BAJA FRICCIÓN BASADOS EN CO-CONDENSACIÓN DE SILANOS SOBRE NANOARCILLAS

MARCELA ELISABETH PENOFF; UICICH JULIETA F.; PABLO EZEQUIEL MONTEMARTINI

Simposio; SIMPOSIO ARGENTINO DE POLÍMEROS; 2023

Los recubrimientos multifuncionales han captado la atención de los científicos por décadas y lo siguen haciendo. Actualmente, uno de los grandes desafíos es la obtención de materiales que sean resistentes tribológicamente para adaptarse a aplicaciones en condiciones severas de temperatura, ataques químicos y flujos abrasivos, a la vez que poseen propiedades superficiales de antiadherencia e hidrofobicidad. [1] Por ejemplo, un problema tecnológico vigente que genera altos costos y pérdidas económicas es el taponamiento de tuberías de conducción de cortes de petróleo crudo. La cristalización de ceras y parafinas dispersas en flujos de agua a alta temperatura al entrar en contacto con las paredes de las tuberías enterradas y frías, genera la deposición de las mismas y la obstaculización del flujo. Una estrategia muy conocida para conferir antiadherencia, baja fricción y alta hidrofobicidad es la incorporación de cadenas poliméricas fluoradas en los recubrimientos. Los compuestos fluorados tienen la tendencia natural de migrar a las superficies libres e interfases debido a que allí reducen la energía superficial del sistema. [2] Esto los hace efectivos al concentrarse localmente donde se requieren para cumplir su función y así mitigar el impacto de su costo.En este trabajo se han sintetizado partículas a base de nanoarcillas mediante un proceso sol-gel en el que co-condensa tetraortosilicato y un silano fluorado sobre la superficie activa de nanoarcillas comerciales. El proceso se lleva a cabo en dos etapas. La etapa de sol se desarrolla a temperatura ambiente y es la que permite obtener silanoles estables que pueden luego condensar para formar el gel. La segunda etapa, la de gel, se lleva a cabo en diferentes condiciones. Por un lado, las partículas obtenidas en el sol se centrifugaron y secaron para incorporarse en un sistema epoxi-amina, donde luego condensaron durante la reacción de entrecruzamiento del sistema. En este caso las partículas se emplearon como relleno. En otro sistema, el gel se obtuvo por aerografía sobre un sustrato calefaccionado, que admite la evaporación del solvente y la condensación de los silanoles. Este recubrimiento condensa sobre un sustrato de vidrio o bien sobre sustratos epoxi-amina con diferentes grados de curado: sin curar, parcialmente curado, completamente curado. Todas las formulaciones son finalmente curadas por completo luego de la aplicación del recubrimiento. Se investigó la influencia de las partículas obtenidas en el sol (separadas y secadas) en la reacción epoxi-amina. Se emplearon técnicas como FT-IR y TGA para determinar el grado de modificación de las arcillas y microscopías para confirmar la unión de las partículas y las arcillas, como SEM y TEM. Se encontró que las arcillas quedan entrecruzadas por la unión covalente, posiblemente de polisilsesquixanos. Los modelos cinéticos empleados sugieren que la persistencia de grupos hidroxilo provenientes de silanoles en la etapa de sol, aceleran la reacción epoxi-amina. Se evaluaron tanto la mojabilidad como la capacidad antiadherente y autolimpiante de los sistemas epoxi rellenos con partículas modificadas empleando un sistema de deposición de parafinas que simula condiciones de servicio existentes en la industria del petróleo. El equipo desarrollado permite simular la cristalización de parafinas dispersas en flujos a alta temperatura por enfriamiento sobre una muestra refrigerada, lo que produce el depósito y la adhesión de las parafinas. Se encontró que las muestras modificadas permiten evitar considerablemente la adhesión de parafinas cuando son sujetas a flujos de dispersiones concentradas, así como de recuperar gran parte del área limpia luego de someterse a un flujo limpio de agua.