Obtenção de cápsulas estímulo-responsivas utilizando quitosana e sílica para liberação de inibidor de corrosão em aço carbono 1020

Orientadora: Profa. Dra. Izabel C. Riegel VidottiCoorientadora: Profa. Dra. Cláudia E. B. MarinoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 09/04/2019Inclui referências: p. 100-107Área de concentração: Físico-químicaResumo: Nanocápsulas híbridas orgânica-inorgânicas baseadas em quitosana, contendo benzotriazol e ácido tânico, como inibidores orgânicos de corrosão, foram preparadas. Em vista da versatilidade da química do silício e a sensibilidade da quitosana ao pH, duas abordagens de obtenção foram propostas, o método da emulsão Sol-Gel e o Layer-by-Layer. Em ambos métodos, tetra etóxi silano (TEOS) foi usado como fonte de silício. Partículas com diferentes arquiteturas e liberação dependente do pH foram obtidas. Todas as cápsulas apresentaram morfologia esférica. A encapsulação e interação entre as fases foram acompanhadas por Espectroscopia na região do Infravermelho, Potencial Zeta e Microscopia Eletrônica de Transmissão e evidenciaram a formação das cápsulas pelos métodos abordados. Análise termogravimétrica permitiu avaliar a resistência térmica das cápsulas e composição, apresentando alta resistência térmica em decorrência da presença da sílica. O método da emulsão sol-gel foi eficaz para encapsulação do benzotriazol, porém apresentou uma emulsão instável com o ácido tânico. Este foi encapsulado pelo método layer-by-layer com interação eletrostática entre as camadas. A cápsula com benzotriazol também foi obtida por adição de camadas. Todas as cápsulas apresentaram liberação responsiva ao pH (3,0 a 9,0). As cápsulas contendo benzotriazol apresentaram liberação imediata, e nos primeiros minutos chegaram a ~65,0% e ~40,0% de inibidor liberado. A cápsula com ácido tânico apresentou melhor liberação em pH 3,0, chegando a ~87,0% com 24 horas de imersão. Tendo esta um perfil mais próximo a liberação prolongada. Medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica demonstraram que todas as cápsulas inibiram o processo corrosivo para o aço carbono 1020 em meio salino, nas suas melhores condições de liberação. Palavras-chave: Sílica. Quitosana. Cápsulas. Estímulo-responsiva. Inibidores orgânicos. Corrosão.Abstract: Chitosan-based organic-inorganic bio-hybrid nanocapsules, containing benzotriazole and tannic acid as corrosion inhibitors were prepared. In view of the versatile chemistry of silicon and the pH sensitivity of chitosan and benzotriazole, two syntheses approaches are presented, sol-gel emulsion and layer-by-layer. In both methods, the silicon source used was tetraethoxysilane (TEOS). Particles with different architectures, structural features and pHdependent release behavior were obtained. All capsules presented spherical morphology. The encapsulation and interaction between the phases were monitored by Infrared Spectroscopy, Zeta Potential and Transmission Electron Microscopy and evidenced the capsules formation by both methods. Thermogravimetric analysis allowed to evaluate the capsules thermal resistance and composition, with high thermal resistance due to the presence of silica. The sol-gel emulsion method was effective for encapsulation of benzotriazole, but it was not the best approach for tannic acid, which was encapsulated by the layer-by-layer method with electrostatic interaction between the layers. The capsule with benzotriazole was also successfully obtained by layer addition. The capsules presented pH-responsive release in a wide range (3.0 to 9.0). Capsules containing benzotriazole showed immediate release, in a few minutes reaching ~ 65.0% and ~ 40.0%. The capsules with tannic acid presented better release at pH 3.0, reaching ~ 87.0% with 24 hours of immersion, with a profile closer to prolonged release. Measurements of Electrochemical Impedance Spectroscopy showed that all capsules inhibited the corrosion process for carbon steel on saline medium in their best release conditions. Key-words: Silica. Chitosan. Capsules. pH-responsive. Organic inhibitors. Corrosion