Mecanismos de autoreparo empregando agentes adesivos

Conforme Blaiszik et al., (2010) e Bekas et al., (2016) os mecanismos de autoreparo baseados em polímeros e seus compostos podem ser dividir em três, quais sejam: a) self-healing intrinsicos; b) self-healing baseados em cápsulas e, d) self-healing baseados em vascularização.

5.2.1 Sistemas autorreparadores intrínsecos

Conforme Wang et al., (2015), os materiais autoreparativos intrínsecos não possuem um agente cicatrizante confinado, mas possuem uma funcionalidade de autoreparo latente que é ativada com o surgimento do dano ou por um estímulo externo. Estes materiais contam com a mobilidade de uma cadeia e o emaranhamento das mesmas, polimerizações reversíveis, fusão de fases termoplásticas, ligações de hidrogênio, ou interações iônicas para iniciar o autoreparo. Como cada uma dessas reações é reversível, vários eventos de cura são possíveis.

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5.2.2 Sistemas baseados em cápsulas

Durante o dano e, consequente surgimento das fissuras, as cápsulas são rompidas, dessa forma o mecanismo de autoreparo é acionado, ocorre a liberação e a reação do agente de cura, na região da fissura ou rachadura. Em geral, o uso das cápsulas nos sistemas de autoreparo tem a vantagem de o reparo da fissura ser iniciada quase que imediatamente. Contudo, esse método tem limitação, porque as cápsulas são randomicamente dispersas na matriz e apenas uma pequena parte delas pode ser atingida e romper devido às tensões que dão origem às fissuras. Consequentemente, apenas uma pequena quantidade de agente pode ser liberado. Existe a possibilidade de a fissura atingir diferentes números de cápsulas, essa probabilidade depende da dosagem e tamanho das cápsulas, de tal forma que a probabilidade de um determinado número de cápsulas serem atingidas aumenta com a dosagem de cápsulas.

Dry (2000) fez uso de cápsulas de vidro cilíndricas preenchidas com cianoacrilato para curar rachaduras no concreto. Um sistema epóxi de duas partes também foi usado no autoreparo de compósitos cimentíceo (Xing et al., 2008), conforme Wang et al., (2015).

De acordo com Blaiszik et al., (2010), existe uma variedade de técnicas de encapsulamento. As técnicas de encapsulamento mais comuns são a dispersão in situ, interfacial e fundível.

107 Os materiais autoreparadoras que empregam cápsulas foram desenvolvidos para alguns dos polímeros sintéticos e elastômeros mais comumente usados, utilizando-se uma variedade de esquemas de confinamento. Cada esquema confina, em cápsulas discretas, um agente de cura, até que o dano, ao romper as cápsulas, libere o agente de cura e se produza a cura da fissura.

Conforme Huang et al., (2016), o endurecimento dos agentes adesivos nas fissuras tem o potencial de selar as fissuras e conectar ambas superfícies. Esses adesivos podem ser tanto monocomponentes ou possuir dois ou mais componentes. O processo de endurecimento varia com as propriedades dos agentes. Dentre os agentes adesivos está o epóxi, frequentemente usado para autoreparo. Em algumas pesquisas, dois componentes de epóxi foram liberados e misturados entre si. Esses dois componentes reagiram e endureceram para cicatrizar as fissuras. Contudo, essa reação tem algumas limitações, pois pode ser influenciada pela taxa de penetração dos dois componentes na fissura, em função disso, é possível que a mistura não consiga ser otimizada.

Um monocomponente de epóxi tem se mostrado eficiente para autoreparo. Por exemplo, Thao et al., (2009) utilizaram tubos de vidro selados contendo monocomponentes de epóxi. Durante a realização dos ensaios, os tubos que estavam no interior das amostras romperam- se e, o epóxi penetrou na fissura e se polimerizou ao entrar em contato com o ar, melhorando o desempenho do material cimentíceo. O

108 metilmetacrilado (MMA) é outro tipo de adesivo que pode ser utilizado para autoreparo, com um ou mais componentes.

Yang et al., (2009) utilizaram microcápsulas dentro das quais havia metilmetacrilato e trietilborane (TEB), para selar as fissuras.

O cianocrilato tem sido empregado como agente adesivo para autoreparo, possui baixa viscosidade e é apto a penetrar nas fissuras da matriz, em decorrência disso, tem sido frequentemente usado no autoreparo de concretos, uma vez que pode reconectar a superfície das fissuras fortemente. Sendo um monocomponente ele pode endurecer dentro de um pequeno intervalo de tempo, após ser exposto ao ar.

Em geral, a eficácia do agente de cura, baseado em agentes adesivos, depende principalmente do tipo de adesivo.

Os monocomponentes são mais fáceis de operar e possuem maior eficácia quando comparado a dois ou múltiplos agentes. Normalmente os agentes adesivos unem as superfícies das fissuras fortemente e, portanto, conduzem a uma boa capacidade de recuperação das propriedades mecânicas, assim como propriedades de durabilidade.

Para Blaiszik et al., (2010), os agentes de cura são confinados em discretas cápsulas até que o dano produza a ruptura e libere o conteúdo das mesmas. O autoreparo baseado em cápsulas inclui quatro esquemas principais de confinamento: a) sistema catalisador de cápsula, que inclui o agente de cura encapsulado e uma fase catalisadora dispersa, (um exemplo é o catalisador de cápsula de diciclopentadieno (DCPD) -Grubbs); b) sistema de multicápsulas, que

109 utiliza duas ou mais cápsulas, que confinam componentes separados dos agentes de cura, (um exemplo é o sistema dimetilpolisiloxano PDMS de cápsula dupla); c) sistema de funcionalidade latente, que faz uso de grupos funcionais dentro da fase da matriz, os quais reagem com um agente de cura encapsulado após dano, (um exemplo desse sistema é o sistema epoxi-solvente) e d) sistema separado por fases, que inclui pelo menos um componente de cicatrização que é separado em fases dentro da matriz, enquanto outros componentes podem ser encapsulados, (um exemplo é o sistema separado por fase PDMS catalisado por estanho)

Wang et al., (2015b) citando White et al., (2001), apresenta os mecanismos de funcionamento do autoreparo, por meio de cápsulas e explica os processos de polimerização, os quais são apresentados a seguir, em: 1; 2 e 3.

1) Processo de polimerização em cadeia, com abertura de