Effect of concentrations of plasticizers on the sol-gel properties developed from alkoxides precursors

Efecto de las concentraciones de plastificantes en las propiedades sol-gel desarrolladas a partir de precursores alcóxidos

Los recubrimientos desarrollados mediante el método sol-gel se presentan como un interesante sustituto del recubrimiento de cromo. El método sol-gel presenta ventajas como alta pureza y excelente distribución de los componentes. El objetivo de este trabajo es sintetizar y caracterizar una película obtenida por vía sol-gel. La película se preparó con 3-(trimetoxisililpropil) metacrilato (TMSPMA), tetraetoxisilano (TEOS) y nitrato de cerio, utilizando agua y etanol como disolventes. 

Se añadió plastificante de polietilenglicol (PEG) a cuatro concentraciones diferentes. El sol se caracterizó mediante técnicas de viscosidad, análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR). Los resultados mostraron que la condensación de los alcóxidos tetrafuncionales fue retardada por el plastificante, formando una película compacta. La película con 20 g.L^-1 de PEG mostró el mejor comportamiento electroquímico.

INTRODUCCIÓN

Los recubrimientos preparados mediante el método sol-gel son una tecnología ecológica innovadora debido a las propiedades anticorrosivas de protección superficial de sustratos metálicos, además de interesantes propiedades en el área mecánica.

Los tratamientos de superficie aún utilizados en la industria del embalaje se basan en cromatos, ya que proporcionan una excelente resistencia a la corrosión. En los últimos años se han desarrollado alternativas no tóxicas a los pretratamientos para reemplazar el proceso de cromatado. Las películas híbridas obtenidas mediante el método sol-gel son una buena alternativa para suprimir el proceso basado en cromato. Sin embargo, la industrialización del proceso sol-gel requiere pruebas con sustratos de trabajo reales.

El método sol-gel promueve la polimerización de los precursores alcoxi-silicio para formar una red entrecruzada en películas híbridas. La reacción de polimerización del método sol-gel es un proceso de dos pasos. El primer paso es la hidrólisis de los grupos alcoxi; el segundo paso es la condensación de silanol para formar enlaces siloxano.

Además, el recubrimiento obtenido por sol-gel puede tener una rugosidad heterogénea. En este caso, se recomienda recubrir con una capa más gruesa para mejorar el efecto barrera o recubrir un sustrato de hojalata homogéneo y uniforme. Ese aumento de espesor puede hacerse de dos formas: aumentando el número de capas dentro de límites para evitar la delaminación o aumentando la viscosidad del sol. La viscosidad del sol se puede controlar mediante variación de temperatura o mediante la adición de plastificantes. La temperatura altera la cinética de las reacciones de hidrólisis y condensación.