Desenvolvimento de híbridos PMMA-(TiO2, ZrO2 e CeO2) multifuncionais - Harb, Samarah Vargas [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
Híbridos orgânico-inorgânicos constituídos de poli(metacrilato de metila) (PMMA) covalentemente ligado a diferentes fases inorgânicas (TiO2, ZrO2 e CeO2) foram sintetizados pelo processo sol-gel com objetivo de obter revestimentos multifuncionais que forneçam resistência contra corrosão para substratos metálicos, além de apresentar propriedades como estabilidade térmica, biocompatibilidade e self-healing (auto-cura). Para o desenvolvimento dos três híbridos estudados foram variados diversos parâmetros, como temperatura e tempo de síntese, parâmetros de deposição, tratamento térmico, quantidade do iniciador térmico peróxido de benzoíla (BPO), e proporção entre os precurssores (metacrilato de metila (MMA), isopropóxido de titânio, propóxido de zircônio, óxido de cério e 2-hidroxietil metacrilato (HEMA)). Híbridos PMMA-CeO2 depositados em aço carbono por dip-coating apresentaram forte adesão ao substrato, estabilidade térmica próxima a 220 ºC, superfície homogênea e lisa, ausência de rachaduras ou porosidade, excelentes resultados de resistência à corrosão, com módulo de impedância de até 290 GΩcm2 praticamente inalterado por aproximadamente 6 meses, e ainda exibiu propriedade de self-healing, evidenciada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). Híbridos PMMA-TiO2 e PMMA-ZrO2 depositados por dip-coating em substrato de aço carbono também apresentaram baixa rugosidade, forte adesão ao substrato, estabilidade térmica próxima a 220 ºC, e excelente proteção anticorrosiva. Os revestimentos PMMA-TiO2 e PMMA-ZrO2 com melhores desempenhoss anticorrosivos apresentaram módulo de impedância igual a 50 GΩcm2 e 10 GΩcm2, respectivamente, 7 ordens de gradeza maior que o aço carbono não revestido. Os híbridos PMMA-TiO2 e PMMA-ZrO2 com condições de síntese otimizadas foram modificados com beta fosfato tricálcico (β-TCP) e hidroxiapatita (HA) e depositados sobre liga de titânio Ti6Al4V. Estes revestimentos apresentaram elevada resistência à corrosão, com módulo de impedância de até 500 GΩcm2, e excelente biocompatibilidade, explicado pelo aumento da rugosidade em nanoescala e pela maior energia livre da superfície, que levam a uma maior adsorção de proteínas, e consequentemente proliferação de osteoblastos na superfície dos revestimentos.

Organic-inorganic hybrids consisting of poly(methyl methacrylate) (PMMA) covalently bonded to different inorganic phases (TiO2, ZrO2and CeO2) were synthesized by the sol-gel process in order to obtain multifunctional coatings that provide corrosion resistance to metallic substrates, besides presenting properties as thermal stability, biocompatibility and self-healing. For the development of the three studied hybrids several parametershave been varied, such as temperature and time of synthesis, deposition parameters, thermal treatment, amount of the thermal initiator benzoyl peroxide (BPO), and the proportion of precursors (methyl methacrylate (MMA) titanium isopropoxide, zirconium propoxide, cerium oxide and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)). PMMA-CeO2hybrids deposited on carbon steel by dip-coating have showed strong adhesion to the substrate, thermal stability close to 220 ºC, homogeneous and smooth surface, absence of cracks or porosity, excellent corrosion resistance, with impedance modulus up to 290GΩ cm2practically unchanged by approximately 6 months, and self-healing propertyas evidenced by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). PMMA-TiO2and PMMA-ZrO2hybrids deposited by dip-coating on carbon steel substrate have also showed low roughness, strong adhesion to the substrate, thermal stability close to 220 °C, and excellent anticorrosive protection. The PMMA-TiO2and PMMA-ZrO2coatingswith the best anticorrosiveperformance showed impedance modulus of50 GΩcm2and 10 GΩcm2, respectively,7 orders ofmagnitudehigher than uncoated carbon steel. PMMA-TiO2and PMMA-ZrO2hybrids with optimized synthesis conditions were modified with beta-tricalcium phosphate (β-TCP) and hydroxyapatite (HA) and deposited on Ti6Al4V titanium alloy.These coatingshavepresented elevated corrosion resistance, with impedance modulusup to 500GΩcm2,and excellent biocompatibility, explained by the increase ofthe nanoscale roughness and by the higher surface free energy, which lead to a higheradsorption of proteins, and consequently proliferation of osteoblasts on the coatings surfaces.
Development of multifunctional PMMA-(TiO2, ZrO2 and CeO2) hybrids
Keywords: Nanocompósitos; Revestimentos protetores; Processo sol-gel; Compostos bioativos; Biocompatibilidade