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Figura 5.2.10. Se muestran las fallas cohesivas en la resina epóxica

Figura 5.2.11. Fallas cohesivas de la resina epóxica

En La figura 5.2.12 se aprecia también la carga de pigmentos de óxido de titanio (TiO2), quienes le dan el color blanco a la resina, pero al ser de tamaños nanométricos no son considerados como refuerzos. Estos pigmentos constituyen una fase dispersa en la matriz

Fallas cohesivas

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del recubrimiento, y la intercara de este material con la resina también presenta problemas de adherencia lo que se evidencia en la imagen 5.2.12, donde se ven agujeros del mismo tamaño y forma de las partículas de TiO2 que se encuentran alrededor lo que hace presumir que se desprendieron del recubrimiento. Otra característica presentada por este material es que en ciertas zonas no está uniformemente distribuido sino que presenta pequeñas aglomeraciones, generalmente en formas anulares dejando en el interior de estos anillos sólo la resina.

Figura 5.2.12. a) Se muestran las fallas adhesivas de la resina con el oxido de titanio (pequeñas esferas blancas), b) se muestran las aglomeraciones circulares de oxido de titanio

5.2.1.2 Caracterizacion química

La resina epóxica es un material cuya estructura molecular está principalmente formada por grupos alcoholes primarios, secundarios y terciarios, que son los que buscan formar los enlaces con grupos OH presentes también en la superficie del sustrato para obtener una adherencia química, además contiene grupos éter de carácter aromático y anillos aromáticos lo que puede evidenciarse en el espectro de FTIR de la figura 5.2.13, el cual es consistente con el componente diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA), que es el componente principal de la cadena polimérica constitutiva de la resina epóxica.

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Figura 5.2.13. Espectro FTIR del recubrimiento de resina epóxica.

A su vez esta resina fue reforzada en las muestras ED109-1, ED109-2, ED109-4 y ED109-6, con el objeto de ayudar al recubrimiento a resistir la cavitación. Estos refuerzos eran de varios tipos entre los que se cuenta la barita (sulfato de bario (BaSO4)), el óxido de magnesio (MgO), óxido de calcio (CaO), óxido de silicio (SiO2) y óxido de aluminio (Al2O3) principalmente. En las figuras 5.2.14, 5.2.15 y 5.2.16 se presentan mapas composicionales de una región de la pintura para cada fase, obtenidos por medio de la microsonda EDS instalada en el microscopio electrónico de barrido, y donde se muestra la distribución de los elementos químicos en los diferentes refuerzos y en la matriz. En el apéndice B pueden verse los espectros de composición tomados mediante la misma sonda en varios de los refuerzos observados en las imágenes.

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Figura 5.2.14. Mapas de espectroscopia EDS donde se aprecia la composición de los refuerzos que se ven en la micrografía de SEM correspondiente una muestra ED109-1.

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Figura 5.2.15. Mapas de espectroscopia EDS donde se aprecia la composición de los refuerzos que se ven en la micrografía de SEM correspondiente una muestra ED109 CR-2.

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Figura 5.2.16. Mapas de espectroscopia EDS donde se aprecia la composición de los refuerzos que se ven en la micrografía de SEM correspondiente una muestra ED109 CR.

La temperatura de transición vítrea de la resina epóxica evaluada en esta investigación fue de 48.05ºC como puede verse en el gráfico que se presenta en la figura 5.2.17

En la figura 5.2.18 puede verse que el material tiene una dureza relativamente alta para los estándares de los materiales poliméricos, teniendo valores de dureza Knoop por encima de 10Hk, siendo el material más duro de los estudiados en este trabajo.

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Figura 5.2.17. Gráfico de análisi

Figura 5.2.18. Dureza Knoop me

is térmico del recubrimiento de resina epóxica.

edida en las muestras de recubrimiento de resin

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na epóxica.

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5.2.2 Resina Poliuretana De Alta Densidad (PUAD)

Las pinturas base poliuretano empleadas fueron de 2 tipos: referencia PUAD 127 (resina con refuerzos) y PUAD 127S (sólo contienen óxido de titanio nanométrico como fase adicional).

En la figura 5.2.19 se observa la comparación de la porosidad que presentó el recubrimiento de poliuretano, mostrando que el valor más alto se presentó en la muestra PUAD127-1 (por encima del 17%), mientras que el menor se encontró apenas por encima del 2% en las muestras con las que se implementaron mejoras en el proceso de aplicación en la segunda y tercera fases de la experimentación.

Figura 5.2.19. Porosidad de los recubrimientos Poliuretanos

5.2.2.1 Microestructura

La primera muestra de los recubrimientos elaborados con resina poliuretana, PUAD127-1, presentó capas bastante delgadas como se observa en la figura 5.2.20, con un espesor medio de 115 µm, el cual es bajo comparado con el de las epóxicas descritas en la sección anterior (con espesores medios de 200 µm).

17,16

2,24

5,67 5,825,09 4,99

6,98

0

5

10

15

20

25

PUAD127-1 PUAD127-2 PUAD127-3 PUAD127-4 PUAD127-5 PUAD127-6 PUAD127-7

Valor

(%)

Recubrimiento

Porosidad poliuretano

Porosidad poliuretano

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Además, es de notar que la intercara entre el acero y el recubrimiento a base de resina de poliuretano presenta regiones con grandes separaciones entre la resina y el acero, lo que conlleva a decir que la mojabilidad de la resina poliuretana en el acero es bastante reducida y que por lo tanto no hay sitios donde la resina se ancle al sustrato, lo que claramente muestra un pobre comportamiento al momento de proteger al sustrato.

En la figura 5.2.21 puede notarse la presencia en la intercara entre el metal y la resina de partículas de sílice empleadas para el arenado durante la preparación de la superficie del acero. Este fenómeno se constituye en un obstáculo más cuando se trata de hacer que la resina poliuretana se adhiera al metal acrecentando el problema adhesivo que existe entre ambos materiales.

Figura 5.2.20. Medición del espesor de película del recubrimiento de poliuretano de primera fase

En la figura 5.2.22 puede apreciarse la presencia de poros esféricos, los cuales se forman no solamente a debido a la presencia de burbujas de aire atrapadas en el momento de la aplicación como en el caso de la resina epóxica, sino también durante el proceso de curado de la resina ya que en el momento que esto sucede el componente del poliuretano llamado diisocianato reacciona con cualquier traza de agua que esté presente en el solvente, o inclusive con humedad del mismo ambiente, lo que genera CO2 el cual queda atrapado momentáneamente en la resina y sale luego lentamente por difusión dejando en su lugar una cavidad. Estos poros no sólo son evidentes en la sección transversal, también al hacer un recorrido sobre la superficie del recubrimiento puede verse poros de forma semiesférica, como lo muestra la micrografía de la figura 5.2.23, en donde además, y debido al proceso de contracción de la resina se puede notar que ya hay inicio de grietas y fallas cohesivas,

FALLA COHESIVA

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las cuales pueden crecer de forma acelerada cuando estén en presencia de los grandes esfuerzos causados por la cavitación. Al interior de estos poros también se evidencia la presencia de poros más pequeños debidos posiblemente al desprendimiento de partículas de refuerzo.

Figura 5.2.21. Problemas de mojabilidad de la primera fase de la resina con el sustrato

Figura 5.2.22. Muestra los poros generados por el proceso de curado

ESPACIOS DE INTERCARA

INCRUSTACION PARTICULAS ARENADO

POROS

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Figura 5.2.23. Poros generados por el curado del recubrimiento en la superficie y los inicios de fallas en ellos.

Figura 5.2.24. Refuerzos en el recubrimiento y poros generados por el desprendimiento de los mismos.

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