Weathering resistance of thin plasma polymer films on pre-coated steel

Abstract

O trabalho apresentado teve origem no projecto de investigação “Tailored Thin Plasma Polymers Films for Surface Engineering of Coil Coated Steel”, financiado pelo Programa Europeu ECSC Steel Research. Sistemas de aço galvanizado pré-pintado em banda à base de poliéster e poliuretano foram submetidos a um processo de polimerização por plasma onde um filme fino foi depositado de modo a modificar as propriedades de superfície. Foram usados reactores de cátodo oco, microondas e rádio frequência para a deposição do polímero fino. Os sistemas preparados foram analisados de modo a verificar a influência do processo de polimerização por plasma na alteração das propriedades barreira dos sistemas pré-pintados em banda. Foi estudado o efeito dos diferentes passos do processo de polimerização por plasma, bem como o efeito de diferentes variáveis operatórias. A mistura precursora foi variada de modo a modificar as propriedades da superfície de modo a poder vir a obter maior hidrofobicidade, maior resistência a marcas digitais, bem como maior facilidade de limpeza. Os testes foram conduzidos em solução de NaCl 0,5 M. Para o trabalho foram usadas técnicas de análise da morfologia da superfície como Microscopia de Força Atómica e Microscopia Electrónica de Varrimento. As propriedades electroquímicas dos sistemas foram estudadas por Espectroscopia de Impedância Electroquímica. A estrutura dos filmes gerados no processo de polimerização por plasma foi caracterizada por Microscopia de Transmissão Electrónica. A modificação das propriedades ópticas devido ao processo de polimerização por plasma foi também obtida.

The present work was originated in the project “Tailored Thin Plasma Polymers Films for Surface Engineering of Coil Coated Steel”, financed by the European Program ECSC Steel Research. Polyurethane and polyester coil coatings modified with plasma polymer films prepared by hollow cathode, microwave and radio frequency plasma reactors were tested in order to obtain information about the influence of the process on the barrier properties of the coated systems and stability of the films obtained. The effects of the different steps on the whole process as well as the effect of different operating parameters were analysed. Different plasma precursors that could provide tailored surface properties, e.g. ultra-hydrophobic surface, antifinger print and enhanced cleaning properties were also tested. The experiments were performed in 0.5 M NaCl solution. The coating surface evolution was studied by means of Scanning Electronic Microscopy and Atomic Force Microscopy. Electrochemical Impedance Spectroscopy was used to study the electrochemical properties of the coating systems. Results obtained by Transmission Electronic Microscopy revealed the microstructure of the plasma polymer films applied on the top of the coil coatings. Surface optical properties modification with plasma polymerization was also investigated.