Avaliação eletroquímica de revestimento baseado em copolímero de estireno-acrilato com α-tocoferol emulsificado em etil(hidroxietil) celulose para inibição da corrosão metálica

Abstract

A corrosão é um fenômeno químico ou eletroquímico que causa a deterioração de materiais, ocorrendo naturalmente e resultando em consequências adversas relacionadas à segurança, economia e meio ambiente. Anualmente, é investido uma média de aproximadamente 3,5% do Produto Interno Bruto (PIB) na mitigação dos efeitos da corrosão. Dentre as abordagens para prevenir e retardar os processos corrosivos, destaca-se o uso de inibidores, que consistem em substâncias capazes de retardar e reduzir significativamente a corrosão. Nesse contexto, uma abordagem utilizada para mitigar o processo corrosivo é a aplicação de revestimentos protetores. Para garantir a efetividade desses revestimentos, é fundamental identificar inibidores de corrosão que atendam aos critérios de serem ambientalmente seguros, eficazes e economicamente viáveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade antioxidante e de inibição do α-tocoferol emulsificado em etil(hidroxietil) celulose (EHEC), um composto natural com potencial inibitório de corrosão, em diferentes concentrações de 5%, 10% e 15%, incorporado em copolímero de estireno-acrilato. Foram realizadas análises utilizando duas metodologias distintas para avaliar o potencial do α-tocoferol como antioxidante: a captação de radical DPPH e a voltametria cíclica. Os resultados obtidos demonstraram que o α-tocoferol possui capacidade pró-oxidante, apresentando valores dentro do esperado de IC50 = 401,50 μg mL-1 e potencial eletroquímico que corroboram com a literatura. Além disso, foram realizados ensaios eletroquímicos para investigar a eficiência dos revestimentos copolímero de estireno-acrilato com α-tocoferol emulsificado em EHEC obtidos sobre o aço carbono na inibição do processo corrosivo em uma solução de NaCl 3,5%. As medições por potencial de circuito aberto (OCP) revelaram que todas as amostras com α-tocoferol emulsificado em EHEC apresentaram uma variação positiva do potencial, indicando uma maior proteção contra a corrosão. Notavelmente, a amostra com 5% de α-tocoferol e EHEC se destacou como a mais eficiente na inibição da corrosão, mesmo em condições adversas e com a presença de defeitos mecânicos e apresentou característica de redução da hidrofílicidade do revestimento através da análise do ângulo de contato. Análises da espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) mostraram um arco capacitivo nos diagramas de Nyquist, indicando um aumento na resistência à polarização com a presença do α-tocoferol emulsionado. Esse resultado sugere um fluxo de elétrons reduzido na interface metal/revestimento, o que resulta em uma maior proteção contra a corrosão. Esses achados indicam a eficácia do α-tocoferol emulsionado em EHEC na prevenção da corrosão, evidenciando a relevância do α-tocoferol como um composto promissor para aplicações futuras no campo da inibição da corrosão. Além disso, sua baixa toxicidade e disponibilidade a partir de fontes renováveis têm implicações significativas na redução dos custos de produção, segurança ocupacional e sustentabilidade ambiental.

Corrosion is a chemical or electrochemical phenomenon that causes the deterioration of materials, occurring naturally and resulting in adverse consequences related to safety, economy, and the environment. Annually, an average of approximately 3.5% of the Gross Domestic Product (GDP) is invested in mitigating the effects of corrosion. Among the approaches to prevent and slow down corrosive processes, the use of inhibitors stands out, which consist of substances capable of significantly delaying and reducing corrosion. In this context, one approach used to mitigate the corrosive process is the application of protective coatings. To ensure the effectiveness of these coatings, it is essential to identify corrosion inhibitors that meet the criteria of being environmentally safe, effective, and economically viable. This study aimed to evaluate the antioxidant and inhibition capacity of α-tocopherol emulsified in Ethyl(hydroxyethyl)cellulose (EHEC), a natural compound with corrosion inhibitory potential, at different concentrations of 5%, 10%, and 15%, incorporated in styrene-acrylate copolymer. Analyses were carried out using two distinct methodologies to evaluate the potential of α-tocopherol as an antioxidant: DPPH radical scavenging and cyclic voltammetry. The results obtained demonstrated that α-tocopherol has pro-oxidant capacity, with values within the expected range of IC50 = 401.50 μg mL-1 and electrochemical potential that corroborate with the literature. Additionally, electrochemical tests were performed to investigate the efficiency of styrene-acrylate copolymer coatings with α-tocopherol emulsified in EHEC obtained on carbon steel in inhibiting the corrosive process in a 3.5% NaCl solution. Open circuit potential (OCP) measurements revealed that all samples with α-tocopherol emulsified in EHEC showed a positive variation in potential, indicating greater protection against corrosion. Notably, the sample with 5% α-tocopherol and EHEC stood out as the most efficient in inhibiting corrosion, even under adverse conditions and in the presence of mechanical defects, and showed a reduction in the hydrophilicity of the coating as analyzed by the contact angle. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) analyses showed a capacitive arc in the Nyquist diagrams, indicating an increase in polarization resistance with the presence of emulsified α-tocopherol. This result suggests a reduced electron flow at the metal/coating interface, resulting in greater protection against corrosion. These findings indicate the effectiveness of α-tocopherol emulsified in EHEC in preventing corrosion, highlighting the relevance of α-tocopherol as a promising compound for future applications in the field of corrosion inhibition. Furthermore, its low toxicity and availability from renewable sources have significant implications for reducing production costs, occupational safety, and environmental sustainability.