Evaluación y caracterización de recubrimiento para el control del crecimiento de micro y macroorganismos basados en agentes hidrofóbicos y biocidas naturales después de inmersión en medio marino.

Abstract

Se ha evaluado un recubrimiento en base epóxica que contiene zeolita modificada con nanopartículas de cobre y zeolita como biocida natural, el cual fue expuesto a condiciones marinas naturales en la Bahía de Talcahuano por cuatro meses, utilizando diversas técnicas como la microscopia de fuerza atómica, microscopía confocal y espectroscopía de impedancia química. La propiedad antifouling del recubrimiento se evaluó mediante la normativa ASTM-D3623-78a, la cual entregó resultados de resistencia al ensuciamiento mayores a 90 en las formulaciones que contienen zeolita, capsaicina y zeolita. También, se analizó la cantidad de bacterias vivas y muertas presentes en el biofilm sobre la superficie mediante tinción vivo/muerto con microscopia confocal, en este estudio se alcanzó un 60% de bacterias muertas versus un 15% que presentaron las formulaciones sin bactericidas, lo que confirma la viabilidad de emplear zeolitas modificadas con nanopartículas de cobre y moléculas de capsaicina en recubrimientos antifouling. El ángulo de contacto (ASTM D7334 - 08) de la superficie resultó en 70° en promedio, lo que no clasifica como superficie hidrofóbica, y se midió la rugosidad con un microscopio de fuerza atómica obteniendo un rango de 95 nm a 295 nm. Se evaluaron las propiedades mecánicas de los recubrimientos siguiendo su respectiva normativa ASTM empezando por la adherencia (ASTM D4541-22) que obtuvo resultados de 1,5 MPa de carga de tracción máximos aproximadamente, flexibilidad (ASTM D522-17) en donde se presentaron largos de fractura menores a 22 mm, embutición (ASTM E643-15) en el cual destacan las formulaciones con capsaicina, que alcanzaron los 2,99 mm en la altura de la copa y abrasión (ASTM D4060) el cual obtuvo índices de desgaste menores de 300 mg/ciclo. Finalmente, se evaluaron las propiedades anticorrosivas del recubrimiento mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), obteniendo valores del orden de 105 Ω.

An epoxy based coating containing zeolite modified with copper nanoparticles and zeolite as a natural biocide, which was exposed to natural marine conditions in Talcahuano Bay for four months, has been evaluated using various techniques such as atomic force microscopy, confocal microscopy and chemical impedance spectroscopy. The antifouling property of the coating was evaluated using the ASTM D3623-78a standard, which gave fouling resistance results greater than 90 for formulations containing zeolite, capsaicin, and zeolite. Also, the amount of live and dead bacteria present in the biofilm on the surface was analyzed by live/dead staining with confocal microscopy, in this study 60% of dead bacteria were reached versus 15% that presented the formulations without bactericides, which confirms the feasibility of using zeolites modified with copper nanoparticles and capsaicin molecules in antifouling coatings. The contact angle (ASTM D7334-08) of the surface resulted in 70° on average, which does not classify as a hydrophobic surface, and the roughness was measured with an atomic force microscope obtaining a range from 95 nm to 295 nm. The mechanical properties of the coatings were evaluated following their respective ASTM standards starting with adhesion (ASTM D4541 22), which obtained results of approximately 1.5 MPa maximum tensile load, flexibility (ASTM D522 17) which showed fracture lengths of less than 22 mm, drawability (ASTM E643 15) in which the formulations with capsaicin stood out, reaching 2.99 mm in cup height, and abrasion (ASTM D4060) which obtained wear rates of less than 300 mg/cycle. Finally, the anticorrosive properties of the coating were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), obtaining values in the order of 10 5 Ω.