نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مطالعه و بررسی مقاومت به خوردگی، چسبندگی و سختی پوشش های نانوکامپوزیتی پایه اپوکسی / رس آلی شده حاوی نانوذرات اکسید آهن و اکسید روی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
سلیمان رحمانی 1
مهدی محمودیان 2
1 پژوهش و فناوری، شرکت گاز استان آذربایجان غربی، شرکت گاز ارومیه، ارومیه، ایران
2 گروه نانوفناوری، دانشکده شیمی ، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
در این تحقیق پوشش­ های­ نانوکامپوزیتی جدید بر پایه اپوکسی با درصدهای مختلف تقویت کننده رس آلی شده حاوی نانوذرات اکسید آهن و اکسید روی تهیه شد و رفتار مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی پوشش ­ها به عنوان پوشش­ های ضد خوردگی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. برای تهیه تقویت کننده ابتدا مونتموریلونیت توسط دو عامل سازگار کننده CTAB و  DTPMPآلی شد و سپس نانوذرات اکسیدآهن و اکسید روی بصورت مجزا روی سطح و فواصل بین لایه­ای رس قرار گرفت و در نهایت برای تهیه پوشش ­ها، درصدهای مختلفی از تقویت کننده­ های تهیه شده در ماتریکس اپوکسی وارد شدند. مشاهده نتایج بیانگر توزیع بهتر نانوذرات رس آلی شده با عامل سازگار کنندهCTAB  نسبت به عامل DTPMP در ماتریس پلیمری می ­باشد. همچنین براساس نتایج بدست آمده از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و افشانه نمکی (Salt Spray) مشخص شد بالاترین مقاومت به خوردگی مربوط به پوشش CTAB-Mt3-Ep می ­باشد و نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی Shore D و آزمون پول آف (pull off) نشان داد که در میان پوشش­ های تهیه شده CTAB-Mt3-Ep بالاترین میزان مقاومت به سختی و چسبندگی را دارد. دلیل بهبود مقاومت به خوردگی و ارتقای خواص مکانیکی، ساختار ورقه­ای مانند، توزیع و پراکندگی یکنواخت ذرات تقویت کننده رس در زمینه اپوکسی می­ باشد که با ایجاد خاصیت سدکنندگی، بطور موثری از خوردگی فلز زیرین جلوگیری می­ کند.
کلیدواژه‌ها
پوشش اپوکسی
خوردگی
نانوکامپوزیت
رس
سختی
امپدانس الکتروشیمیایی

موضوعات

[1] Di H., Zongxue y., Yu M., Chunli Z., Corrosion-Resistant Hybrid Coatings Based on Graphene Oxide–Zirconia Dioxide/Epoxy System. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 67: 511-520 (2016).
[2] Sari M.G., Shamshiri M., Ramezanzadeh B., Fabricating an Epoxy Composite Coating with Enhanced Corrosion Resistance Through Impregnation of Functionalized Graphene Oxide-Co-Montmorillonite Nanoplatelet. Corrosion Science 129: 38-53 (2017).
[3] Mayne J., The Mechanism of the Protection of Iron and Steel by Paint. Anti-Corrosion Methods and Materials.  10(20): 3-8 (1973).
[4] Ramezanzadeh B., Niroumandrad S., Ahmadi A., Mahdavian M., Moghadam M.M., Enhancement of Barrier and Corrosion Protection Performance of an Epoxy Coating Through Wet Transfer of Amino Functionalized Graphene Oxide. Corrosion Science, 103: 283-304 (2016).
[5] Meng F., Liu l., Tian W.,The Influence of the Chemically Bonded Interface Between Fillers and Binder on the Failure Behaviour of an Epoxy Coating under Marine Alternating Hydrostatic Pressure. Corrosion Science, 101: 139-15 (2015).
[6] Jones F.N., Nichols, M. E., Pappas S.P., Organic Coatings: Science and Technology, John Wiley & Sons, (2017).
[7] hettar M., Kini U.A., Sharma S., Hiremath P., Gowrishankar M., Study on the Mechanical Properties of Nanoclay-Epoxy Composites Under Different Hygrothermal Aging Conditions. Materials Research Express, 6: 085333 (2019).
[8] Ramezanzadeh B., Attar M., An Evaluation of the Corrosion Resistance and Adhesion Properties of an Epoxy-Nanocomposite on a Hot-Dip Galvanized Steel (HDG) Treated by Different Kinds of Conversion Coatings. Surface and Coatings Technology, 205: 4649-4657 (2011).
[9] Rostami M., Rasouli S., Ramezanzadeh B., Askari A., Electrochemical Investigation of the Properties of Co Doped ZnO Nanoparticle as a Corrosion Inhibitive Pigment for Modifying Corrosion Resistance of the Epoxy Coating. Corrosion Science, 88: 387-399 (2014).
[10] Bagherzadeh M., Mahdavi F., Preparation of Epoxy–Clay Nanocomposite and Investigation on its Anti-Corrosive Behavior in Epoxy Coating. Progress in Organic Coatings, 60: 117-120 (2007).
[11]  Piazza D., Silveira D.S., Lorandi N.P., Birriel E.J., Scienza L.C., Zattera A.J., Polyester-Based Powder Coatings with Montmorillonite Nanoparticles Applied on Carbon Steel, Progress in Organic Coatings 73: 42-46 (2012).
[12] مرادی محمدحسین.،  علی اف خضرائی محمود.،  فرانی منصور طورانی.، گلگون ابوذر.،  روح اقدم علیرضا صبور.، بررسی خواص ضد خوردگی پوشش پودری نانوکامپوزیتی ساخته شده به روش اسپری الکترواستاتیک، نشریه علوم و مهندسی خوردگی، 10(6): 35 تا 47 (1395).
[13] شفیعی حسنی ساینا.، قاضی طباطبایی زهره.، سنتز نانوکامپوزیت حاوی نانولوله های کربنی تک دیواره و نانوذرات ZnO در ماتریسی از متیل متاکریلات و مطالعه خواص نوری آن، نشریه شمی و مهندسی شیمی ایران، 32: 23 تا 32 (1398).
[14] Ahari S.M., Tabatabaei Z.G., Preparation of Chitosan-Carbon Nanotubes Decorated with ZnO@ Laccase: Application in the Removal of Bisphenol A from Aqueous Solution. 149(2):  (2022).
[15] Zahedniya M., Tabatabaei Z.G., Investigation of BTEX Removal from Aqueous Solution by Single Wall Carbon Nanotubes Coated with ZnO. Journal of Water and Wastewater, 29: (2018).
[16] Ashassi-Sorkhabi H., Seifzadeh D., Raghibi-Boroujeni M., Analysis of Electrochemical Noise Data in Both Time and Frequency Domains to Evaluate the Effect of ZnO Nanopowder Addition on the Corrosion Protection Performance of Epoxy Coatings. Arabian journal of Chemistry,  9: S1320-S1327 (2016).
[17] Behzadnasab M., Mirabedini S., Esfandeh M., Corrosion Protection of Steel by Epoxy Nanocomposite Coatings Containing Various Combinations of Clay and Nanoparticulate Zirconia. Corrosion Science, 75: 134-141 (2013).
[18] Tambe S., Naik R., Singh S., Patri M., Kumar D., Studies on Effect of Nanoclay on the Properties of Thermally Sprayable EVA and EVAI Coatings. Progress in Organic Coatings, 65: 484-489 (2009).
[19] Zeynizadeh B., Rahmani S., Tizhoush H., The Immobilized Cu Nanoparticles on Magnetic Montmorillonite (MMT@ Fe3O4@ Cu): As an Efficient and Reusable Nanocatalyst for Reduction and Reductive-Acetylation of Nitroarenes with NaBH4. Polyhedron, 175: 114201 (2020).
[20] Eskandarabadi S.M., Mahmoudian M., Farah K.R., Abdali A., Nozad E., Enayati M., Active Intelligent Packaging film Based on Ethylene Vinyl Acetate Nanocomposite Containing Extracted Anthocyanin, Rosemary Extract and ZnO/Fe-MMT Nanoparticles. Food Packaging and Shelf Life, 22: 100389 (2019).
[21] Zeynizadeh B., Rahmani S., Ilkhanizadeh S., Strongly Proton Exchanged Montmorillonite K10 (H+-Mont) as a Solid Acid Catalyst for Highly Efficient and Environmental Benign Synthesis of Biscoumarins Via Tandem Knoevenagel–Michael Reaction. Polyhedron, 168: 48-56 (2019).
[22] Rahmani S., Zeynizadeh B., Karami S., Removal of Cationic Methylene Blue dye Using Magnetic and Anionic-Cationic Modified Montmorillonite: Kinetic, Isotherm and Thermodynamic Studies. Applied Clay Science, 184: 105391. (2020).
[23] Thi Xuan Hang T., Truc TT., Nam TH., Oanh VK, Corrosion Protection of Carbon Steel by an Epoxy Resin Containing Organically Modified Clay. Surface and Coatings Technology, 201: 7408-7415 (2007).
[24] Keyoonwong W., Guo Y., Kubouchi M., Aoki S., Sakai T., Corrosion Behavior of Three Nanoclay Dispersion Methods of Epoxy/Organoclay Nanocomposites. International Journal of corrosion, 2012: (2012).
[25] Gonzalez Y., Lafont MC., Pebere N., Chatainer G, A Corrosion Inhibition Study of a Carbon Steel in Neutral Chloride Solutions by Zinc Salt/Phosphonic Acid Association. Corrosion science, 37: 1823-1837 (1995).
[26] Gonzalez Y., Lafont M., Pebere N., Moran F., A synergistic effect between zinc salt and Phosphonic Acid for Corrosion Inhibition of a Carbon Steel. Journal of applied electrochemistry, 26: 1259-1265 (1996).
[27] Bhorodwaj S.K., Dutta D.K., Heteropoly Acid Supported Modified Montmorillonite Clay: An Effective Catalyst for the Esterification of Acetic Acid with Sec-Butanol. Applied Catalysis A: General, 378: 221-226 (2010).
[28] Marras S., Tsimpliaraki A., Zuburtikudis I., Panayiotou C., Thermal and Colloidal Behavior of Amine-Treated Clays: The Role of Amphiphilic Organic Cation Concentration. Journal of Colloid and Interface Science 315: 520-527 (2007).
[29] Loperena A.P., Lehr I.L., Saidman S.B., Formation of a Cerium Conversion Coating on Magnesium Alloy Using Ascorbic Acid as Additive. Characterisation and Anticorrosive Properties of the Formed Films. Journal of Magnesium and Alloys 4: 278-285 (2016).
[30] Moradi M., Aliofkhazraei M., Farani M.T., Aolgoon A., Rouhaghdam A.S., Investigation of Anticorrosion Properties of Epoxy-SiAlON Nanocomposite Powder Coating Fabricated by Electrostatic Spraying Method (2016).
[31] Bakhshandeh E., Jannesari A., Ranjbar Z., Sobhani S., Saeb M.R., Anti-Corrosion Hybrid Coatings Based on Epoxy–Silica Nano-Composites: Toward Relationship Between the Morphology and EIS Data. Progress in Organic Coatings 77: 1169-1183 (2014).
[32] Yeh J.-M., Chen YL., Chen YC., Ma CY, Enhancement of Corrosion Protection Effect of Poly (o-Ethoxyaniline) Via the Formation of Poly (o-Ethoxyaniline)–Clay Nanocomposite Materials. Polymer, 43: 2729-2736 (2002).
[33] Yu Y.H., Jen C., Huang HY, Preparation and Properties of Heterocyclically Conjugated Poly (3‐Hexylthiophene)–Clay Nanocomposite Materials. Journal of applied polymer science 91: 3438-3446 (2004).
[34] Chang K.-C., Chen St., Lin HC., Lin CY,  Effect of Clay on the Corrosion Protection Efficiency of PMMA/Na+-MMT Clay Nanocomposite Coatings Evaluated by Electrochemical Measurements. European Polymer Journal, 44: 13-23 (2008).
[35] McCafferty E., Introduction to Corrosion Science.  Springer Science & Business Media (2010).