Influência do passo de activação da deposição por plasma nas propriedades barreira de coil coating

 

R. Serra ^(1)(*), K. A. Yasakau ⁽²⁾, M. F. Montemor ⁽²⁾ , M. L. Zheludkevich ⁽¹⁾, A. G. Gusakov ⁽³⁾ e  M. G. S. Ferreira ⁽¹⁾

 

Resumo

Várias propriedades de superfície dos revestimentos orgânicos, como sejam a resistência ao risco e à abrasão, brilho, natureza superficial hidrofílica ou hidrófoba e facilidade de limpeza, entre outras, podem ser modificadas por deposição de filmes finos através da polimerização por plasma. Contudo, tais propriedades são conseguidas à custa da diminuição das propriedades de protecção do revestimento, pois este é degradado pelas condições de polimerização.

Estudos anteriores demonstraram que a degradação ocorre essencialmente durante o passo de activação da polimerização por plasma. Como este passo é responsável pela limpeza da superfície e pela melhoria da aderência entre as camadas, um ponto de compromisso deve ser encontrado, de modo a minimizar a sua influência negativa nas propriedades de protecção por barreira do revestimento, sem comprometer a sua utilização.

O presente trabalho procura clarificar o mecanismo de degradação ocorrido durante a etapa de activação. Assim, seguiu-se um procedimento onde vários reactores, gases de activação (árgon, ar e oxigénio) e duração da etapa, foram usados com o intuito de verificar a modificação da superfície de amostras de coil coating recorrendo para isso a testes de imersão, ensaios de impedância electroquímica e análise de superfície.

Verificou-se uma dependência clara entre as propriedades de protecção por barreira da coil coating com o tipo de reactor, gás usado e tempo de activação. Um dos gases que maior influência tem, é o oxigénio. O efeito pode ser explicado pela formação de oxigénio atómico durante o processo, que conduz à formação de ligações carbonilo, sendo a degradação maior quando maior for o tempo de activação

Palavras Chave: Polimerização por Plasma, Activação por Plasma, EIS, XPS, AFM

 

Influence of the activation step of plasma deposition on the barrier properties of coil coating

 

Abstract

Surface properties of organic coatings, like scratch and abrasion resistance, gloss, hydrophilic and hydrophobic nature and easiness to clean, among others, can be modified by deposition of thin films using plasma polymerization processes. The properties are obtained with expense of the corrosion protection properties of the coating, since degradation is induced by the plasma polymerization conditions.

Previous studies showed that the degradation occurs mainly during the activation step of the plasma polymerization process. The activation step is used to clean the surface and to enhance the adhesion between the two layers so it is necessary to create a point of compromise where the minimal influence to the barrier properties is achieved without impairing the plasma polymer film long term resistance.

The present work aims the clarification of the degradation mechanism of the coil coating during the plasma activation processes. Different plasma reactors, working gases (argon, oxygen and air) and time of exposition activation step were studied. Samples degradation was monitored by electrochemical impedance spectroscopy and surface analysis.

Clear dependence between the activation gas used and time of activation with reduced barrier properties was encountered. One of the major influences is observed when oxygen is used. This is explained by the formation of atomic oxygen during the plasma treatment that leads to the formation of carbonyl groups, showing higher degradation for longer activation periods.

Keywords: Plasma Polymerization, Plasma Activation, EIS, XPS, AFM

 

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⁽¹⁾ Dep. Eng.ª Cerâmica e do Vidro, Universidade de Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal

⁽²⁾ Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, Portugal

⁽³⁾ Departamento de Química, Belarusian State University

^(*) A quem a correspondência deve ser dirigida, e-mail: rserra@cv.ua.pt

 

Artigo submetido em Setembro de 2008 e aceite em Janeiro de 2009