Polímeros conductores (Polindol) como alternativa tecnológica en el control de la corrosión

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Autor. Ph.D. Yolanda C. Reyes, 5 de diciembre 2022.

Resumen.

En esta década, el desarrollo de una nueva clase de polímeros orgánicos, llamados metales sintéticos, con la remarcable capacidad de conducir corriente eléctrica presenta un alto potencial para sus aplicaciones tanto a nivel científico como tecnológico. Los estudios de los polímeros conductores para la prevención de la corrosión constituye uno de los campos de investigación que más interés ha despertado en los últimos años.

Este nuevo concepto sobre los polímeros, ha concertado a científicos de diferentes áreas, tales como: la química, física, ingeniería eléctrica, ciencia de los materiales, a trabajar hacia un objetivo común: controlar las propiedades eléctricas y mecánicas de estos materiales, resultando el campo de los polímeros conductores altamente interdisciplinario.

Con el paso del tiempo, se han desarrollado nuevos métodos enfocados hacia la protección de materiales metálicos, realizándose hoy en día una serie de investigaciones orientadas en este sentido con el fin de aportar nuevas tecnologías que minimicen los daños y pérdidas económicas causadas por la corrosión. En este artículo se expone en forma resumida, el estudió de investigación de películas conductoras de polindol en su aplicación en el control de la corrosión, como un recubrimiento orgánico en la protección del acero en medio ácido en función de la temperatura.

Introducción

La corrosión representa un problema económico importante; hoy en día, las pérdidas tanto directas como  indirectas causadas por la corrosión de metales son muy elevadas; por lo que, actualmente se están investigando nuevos materiales que mitiguen el daño causado por la corrosión sobre los equipos y estructuras metálicas. La aplicación de los polímeros conductores para la prevención de la corrosión constituye uno de los campos de interés en los últimos años. 

La mayoría de los métodos empleados hasta el momento para disminuir el proceso de corrosión en metales como: acero, zinc, cobre etc., utilizan materiales peligrosos para el medio ambiente; por el contrario, los polímeros conductores, son materiales menos tóxicos, cuya síntesis puede realizarse tanto por técnicas químicas como electroquímicas. Estos materiales presentan buena adherencia al sustrato; lo cual, les permite formar una película protectora contra los agentes corrosivos; y además, según los grupos polares que constituyen la estructura de estos materiales ofrecen la posibilidad de desempeñarse como inhibidores de corrosión, desplazando el potencial del sustrato a valores donde la cinética del proceso de corrosión se hace más lenta. La Polianilina representa uno de los polímeros conductores que más ha sido estudiado como un posible inhibidor de la corrosión bajo condiciones fuertemente ácidas, y su  poder anticorrosivo es atribuido a su mecanismo de protonación.

Estudios realizados con acetilenos y sus derivados, han mostrado que estos compuestos, son buenos inhibidores de la corrosión del hierro debido a su forma de adsorción y polimerización. Los autores de estas investigaciones, han reportado que la presencia de un grupo polar cercano a un triple enlace aumenta la probabilidad de adsorción y polimerización incrementando la inhibición contra la corrosión.

Los  polímeros, particularmente, los conductores debido a su inherente naturaleza polar, podrían mejorar la eficiencia de inhibidores orgánicos simples y de los recubrimientos poliméricos convencionales, disminuyendo la cinética del proceso de corrosión y formando una barrera sobre la superficie del metal respectivamente. Estos compuestos son sistemas conjugados y presentan en su cadena carbonada alternados enlaces simples y dobles ricos en electrones, por consiguiente, pueden adsorberse efectivamente sobre superficies metálicas. La adsorción de compuestos  orgánicos  como inhibidores de corrosión está influenciado por la presencia de grupos funcionales tales como:=NH, -N=N, -CHO.

Las películas poliméricas del polindol presentan propiedades similares a las antes expuestas: buena adherencia y alta estabilidad térmica. En trabajos realizados se ha comprobado que las películas conductoras de este compuesto reducen la corrosión, interviniendo como un recubrimiento orgánico en el control de la corrosión del acero 316  en medio, en función de la temperatura.


En la Figura 1se aprecia las morfologías ópticas  de las películas después de ser sometida a ensayos de corrosión en H2SO4 [0,5 M], a temperaturas de 25, 55 y 75 °C,  La película de polindol/LiClO4 se mantiene uniforme sobre la superficie metálica, de lo cual se evidencia un poder protector funcionando como un recubrimiento contra la corrosión ácida del acero.

Figura 1. Morfologías ópticas  de las películas de polindol depositadas sobre acero 316 y sometidas a un proceso de ataque en H2SO4 [0,5 M] a diferentes temperaturas: a) 25°C, b) 55°C  y c) 75 °C.

En la figura 2, se muestran las microfotografías de estas películas después de ser polarizadas en H2SO4 [0,5 M]. Se aprecian morfologías en forma de coliflor características de los polímeros conductores, de aspecto tridimensional distribuidas en forma uniforme sobre la superficie metálica, lo cual evidencia la formación de una capa pasiva, uniforme y adhesiva, que aísla al metal del medio agresivo protegiéndolo contra  la corrosión.

Figura 2. Microscopías electrónicas  de los productos del corrosión del acero cubierto con    polindol/LiClO4 a 25 °C; en H2SO4 [0.5 M].

La alta eficiencia, presentada por la película polimérica en el control de la corrosión del acero, probablemente, es debido a la presencia de dobles enlaces conjugados, y al grupo polar –NH del anillo pirrol del indol polindol. Estos compuestos son ricos en electrones y pueden adsorberse fácilmente sobre la superficie del metal o utilizarse como aditivos mejorando la calidad de las pinturas anticorrosivas para una mayor adhesión sobre las superficies metálicas.

Finalmente, de los estudios micro estructurales: Ópticos y de Microscopía electrónica de barrido se concluye que el poder protector de la película de polindol en el control de la corrosión del acero, probablemente, es debido a la presencia de dobles enlaces conjugados, y al grupo polar –NH del anillo pirrol del indol polindol. Estos compuestos son ricos en electrones y pueden adsorberse fácilmente sobre la superficie del metal o utilizarse como aditivos mejorando la calidad de las pinturas anticorrosivas para una mayor adhesión sobre las superficies metálicas.

La inhibición de la corrosión está relacionada con los cambios en la estructura de la doble capa eléctrica de la interfase metal/electrolito, como un efecto de la adsorción electrostática de especies inhibidoras cargadas. Así, mismo, el poder protector está asociado  al gran tamaño molecular de la cadena carbonada del polindol, lo cual garantiza un mayor cubrimiento superficial del metal, debido a la presencia de dobles enlaces conjugados, y al grupo polar –NH del anillo pirrol del indol.

Referencias bibliográficas.

  1.  Ahmad. N y MacDiarmid, A. G, Syntth; Metals; 78 (2018) 103.
  2. Trabanelli. G ; Corrosión ; 47 (1991) 410.
  3. Schmitt. G ; Brit ; Corrosión. J ; 19 (1984) 165.
  4. Bockris. J.O.M, Yang. B,; J. Electrochem. Soc; 138(2020) 2237.
  5. Bartos, M Hackerman. N; J. Electrochem. Soc; 139 (1990) 3429.
  6. Trabanelli. G, Zucchi. F, Bruniro. G; Corros. Science; 33 (1992)1135
  7. Granese. S.L, Corrosion; 44 (1988) 322.
  8. Meneguzzi, A, Pham. M: C, Lacroix. J. C, Piro. B, Adenier. A; J. Electrochem. Soc ; 148 ( 2001) 121.
  9. Herrasti. P y Ocón. P ; Applied. Surface. Science ; 172 (2001) 276.
  10. Dhawan. S.K, Trivedi. D.C; Polymer; 25 (1999) 55.
  11. Dhawan. S.K, Trivedi. D.C; J. Appl. Electrochem; 22 (1993) 563.
  12. Duwell. E. J, Tood. J.W y Batzke. H. C; Corros. Science; 4 (1964) 435.
  13. Putilora. I. N, Rudenko. N. V y Terentev. A. N, J. Phys. Chem; 38 (1964) 263.

Acerca del Autor. Ph.D, en Electroquímica y Corrosión, con más de 30 años de experiencia y un amplio y versátil conocimiento en Ciencias de la Corrosión   y Tecnología Química a nivel Académico e Industrial. Investigador en el desarrollo de trabajos de investigación en Innovación y desarrollo de Recubrimientos Poliméricos Electroactivos, evaluación de recubrimientos e inhibidores de la corrosión y análisis de fallas de materiales metálicos. Asesor de planes de programas de mantenimiento en la industria en empresas petroleras, al frente de obras de servicios de limpiezas químicas y mecánicas de equipos tales como: Calderas Intercambiadores de calor entre otros. leer mas

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