Comportamento a corrosione di rivestimenti epossidici con nanoparticelle di montmorillonite organofilica. = Corrosion behavior of epoxy-based coatings with organophilic montmorillonite nanoparticles.

Il lavoro di tesi si pone l’obiettivo di studiare il comportamento a corrosione di rivestimenti ibridi organici-inorganici di resina epossidica arricchita con nanoparticelle di montmorillonite organo-modificata (OMMT) Nanomer I.44P. I nanocompositi sono stati preparati con diverse percentuali di argilla: 0%, 1%, 3% e 5% in peso. Le nanoparticelle di OMMT sono state disperse nella matrice epossidica per agitazione meccanica e tramite ultrasuoni. La reazione di fotopolimerizzazione ha permesso l’adesione del rivestimento al substrato di acciaio al carbonio. L’influenza del nanofiller sulla conversione del monomero è stata valutata tramite la spettrofotometria ATR/FT-IR e misure FT-IR in tempo reale durante irraggiamento con fotoni UV. La diffrattometria a raggi X (XRD) ha permesso di valutare la qualità della dispersione del filler nel polimero. Al fine di caratterizzare il comportamento a corrosione, i campioni di acciaio al carbonio rivestiti sono stati immersi in soluzioni aerate di diversa aggressività (0,1 M e 3,5% in peso di cloruro di sodio, NaCl), in una cella a tre elettrodi. Dalle misure di spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) è emerso che il rivestimento con la maggior percentuale di OMMT presenta la migliore capacità protettiva. Inoltre, l’analisi degli spettri di impedenza mediante circuito elettrico equivalente ha permesso di valutare l’andamento della resistenza al trasferimento di carica (Rct) e l’andamento della capacità (Cc) del rivestimento in funzione del tempo di immersione nella soluzione. Nel caso del rivestimento con il 5% in peso di OMMT si ottengono i valori di resistenza maggiori e più stabili nel tempo. La valutazione del water uptake con l’applicazione dell’equazione di Brasher-Kingsbury ha portato a risultati poco riproducibili. Questo può essere dovuto ad alcune assunzioni semplificative su cui si basa il modello, tra cui l’assenza di rigonfiamento del rivestimento (swelling) e la distribuzione omogenea delle molecole d’acqua nel rivestimento. L’analisi morfologica dei rivestimenti, condotta con il microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo (FESEM), ha mostrato una buona dispersione del filler, che forma cluster di dimensione tra 50 e 100 nm. Nonostante ciò, specie nel rivestimento contenente il 5% in peso di argilla, è possibile osservare la presenza di aggregati di dimensione maggiore, fino a qualche centinaio di nanometri. La presenza di questi difetti nel rivestimento può portare alla formazione di cammini diffusivi preferenziali per il passaggio della soluzione elettrolitica, che riesce così a raggiungere più velocemente il substrato metallico sottostante e innescare il processo corrosivo. In conclusione, possiamo affermare che l’addizione di nanoparticelle di montmorillonite organo-modificata migliora le proprietà barriera dei rivestimenti epossidici. Il problema principale nella preparazione dei nanocompositi con silicati lamellari riguarda però l’ottimizzazione della dispersione del filler in forma nanometrica. Infatti, la sfida maggiore consiste nell’ottenere un composto omogeneo, privo di difetti e in cui la nanoargilla sia completamente esfoliata per aumentare al massimo la tortuosità del cammino diffusivo delle specie corrosive attraverso la matrice polimerica.