تهیه و بررسی خواص ضدخوردگی پوشش‌های پلی‌یورتانی الکتروفعال برپایه روغن کرچک

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه خوارزمی، دانشکده شیمی، صندوق پستی 14911-15719

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم، گروه پلی‌یورتان، الیاف و مواد ویژه، صندوق پستی 112-14975

چکیده

در مطالعه حاضر، پوشش پلی‌یورتانی الکتروفعال از واکنش پلیمرشدن افزایشی حلقه‌گشای پیش‌پلیمر یورتانی با گروه‌های انتهای اپوکسی برپایه روغن کرچک با  آنیلین تریمر (AT) تهیه شد. همچنین، نوع غیرالکتروفعال این پوشش نیز از واکنش مشابه و با جایگزین‌کردنAT با 6،1-هگزان دی‌آمین (HDA) سنتز شد. ساختار پوشش‌های تهیه شده با روش­‌های طیف‌سنجی، شناسایی شد. همچنین، خواص فیزیکی شامل مقدار سختی، مقاومت شیمیایی و مقدار چسبندگی آن‌ها بررسی شد. خواص الکتروفعالی پوشش‌ها با روش ولت‌سنجی چرخه‌ای مطالعه شد. مقاومت خوردگی ورقه­‌های فولاد نرم پوشش یافته با پوشش‌های پلی‌یورتانی الکتروفعال و غیرالکتروفعال با استفاده از روش­‌های قطبش تافل و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد. براساس نتایج آزمون تافل، جریان خوردگی (Icorr) کمتر و پتانسیل خوردگی (Ecorr) بسیار بیشتری برای فولاد پوشش داده شده با پلی‌یورتان الکتروفعال نسبت به پوشش‌های غیرالکتروفعال و فولاد بی‌پوشش مشاهده شد. نتایج امپدانس الکتروشیمیایی مقاومت حفره (Rp) بسیار بیشتری برای پوشش الکتروفعال در مقایسه با نمونه غیرالکتروفعال نشان داد که تأییدکننده مقاومت خوردگی بیشتر پوشش الکتروفعال است. مقدار استحکام چسبندگی و مقاومت شیمیایی به مراتب بیشتری برای پوشش‌های الکتروفعال نسبت به نمونه غیرالکتروفعال مشاهده شد. براساس نتایج و مشاهدات ثبت شده، مشخص شد، پوشش‌های پلی‌یورتانی الکتروفعال تهیه شده نه تنها همانند پوشش پلیمری آب‌گریز از رسیدن عوامل خورنده به سطح فلز تا حد مناسبی ممانعت کردند، بلکه به واسطه وجود گونه‌های الکتروفعال آنیلینی و با مداخله در فرایند الکتروشیمیایی، باعث مقاومت افزایش یافته در برابر خوردگی سطح فلز شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Anticorrosive Electroactive Castor Oil-Based Polyurethane Coatings: Preparation and Properties

نویسندگان [English]

  • Reza Gharibi 1
  • hamid yeganeh 2
1 Department of Chemistry, Kharazmi University, P.O. Box:1519-14911, Tehran, Iran
2 Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

In the present workelectroactivepolyurethane coating was prepared via aringopening reactionof epoxy-terminated castor oil based polyurethane prepolymers with theappropriate amount of amine terminated aniline trimer oligomer (AT). Also, thenon-electroactivepolyurethane coating was prepared via replacing of AT via 1, 6 hexamethylene diamine (HDA) as acuring agent. The chemical structure of prepared coatingswas fully characterized by aconventional spectroscopic method and their physicochemical properties including chemical resistance, hardness and adhesion strength were alsoevaluated.The electroactivity behavior of the prepared coatings was confirmed by cyclic voltammetry technique. The corrosion protection properties of the both electroactive and non-electroactivecoatings on mild steel (MS) were measured by Tafel polarization technique and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). According to the Tafelresult, aconsiderablereduction in corrosion current (Icorr) and amore positive shift in corrosion potential (Ecorr) were detected forelectroactive polyurethanecoated MSin comparison tothose bare and as well as non-electroactive polyurethane coated MS. Also, the EIS result indicated the higher pore resistance (Rp) valuesand consequently higher corrosion protection for electroactive coating in comparison to non-electroactive polyurethane coated MS. The higher chemical resistance, hardness, and adhesion strength were recorded for electroactive polyurethane coating. Based on recorded data, it was revealed that the prepared electroactive polyurethanecoatings not only could prevent the arrival of corrosion spices to the metal surface like a hydrophobicpolymer coatingbut alsocould enhance corrosion protection efficiency via redox reactions of their oligoaniline moieties with the metal surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • electroactive
  • anticorrosive
  • polyurethane
  • castor oil
  • aniline trimer

Winston R.R, Uhlig’s Corrosion Handbook, 2nd ed., John Wiley, New York, 6, 2000.
Goldade V.A., Pinchuk L.S., Makarevich A.V., and Kestelman V.N., Plastics for Corrosion Inhibition, Springer-Verlag, Berlin, 2, 175-253, 2005.
Patton T.C., Alkyd Resin Technology. John Wiley and Sons, New York, USA, Stuart B.H., 43-98, 2002.
Montemor M.F., Functional and Smart Coatings for Corrosion Protection: A Review of Recent Advances, Surf. Coat. Technol., 258, 17-37, 2014.
Sangaj N.S. and Malshe V.C., Permeability of Polymers in Protective Organic Coatings, Prog. Org. Coat., 50, 28-39, 2004.
Brooman E.W., Modifying Organic Coatings to Provide Corrosion Resistance. Part II. Inorganic Additives and Inhibitors, Met. Finish., 100, 104-110, 2002.
Sauvant-Moynot V., Gonzalez S., and Kittel J., Self-healing Coatings: An Alternative Route for Anticorrosion Protection, Prog. Org. Coat., 63, 307-315, 2008.
Ocon P., Cristobal A.B., Herrasti P., and Fatas P., Corrosion Performance of Conducting Polymer Coating Applied on Mild Steel, Corros. Sci., 47, 649-662, 2005.
Biallozor S. and Kupniewska A., Conducting Polymers Electrodeposited on Active Metal, Synth. Met., 155, 443-449, 2005.
Ates M., A Review on Conducting Polymer Coatings for Corrosion Protection, J. Adhes. Sci. Technol., 30, 1568-5616, 2016.
Tsirimpis A., Kartsonakis I., Danilidis, Liatsi P., and Kordas G., Synthesis of Conductive Polymeric Composite Coatings for Corrosion Protection Applications, Prog. Org. Coat. 67, 389-397, 2010.
Malmonge L.F, Lopes G.d.A, Langiano S.d.C., Malmonge J.A., Cordeiro J.M.M, and Mattoso L.H.C., A New Route to Obtain PVDF/PANI Conducting Blends, Eur. Polym. J., 42, 3108-3113, 2006.
Cai K., Zuo S., Luo S., Yao C., Liu W., Ma J., Mao H., and Li Z., Preparation of Polyaniline/Grapheme Composites with Excellent Anti-corrosion Properties and Their Application in Waterborne Polyurethane Anticorrosive Coatings, RSC Adv., 6, 95965-95972, 2016.
Naderi Zand B. and Mahdavian M., Corrosion and Adhesion Study of Polyurethane Coating on Silane Pretreated Aluminum, Surf. Coat. Technol., 203, 1677-1681, 2009.
May C.A., Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd ed., Marcel Dekker, New York, 1, 283, 1988.
Wang Z.Y., Yang C., Gao J.P., Lin J., Meng X.S., Wei Y., and Li S., Electroactive Polyimides Derived from Amino-Terminated Aniline Trimer, Macromolecules., 31, 2702-2704, 1998.
Yeganeh H., Mansour Lakouraj M., and Jamshidi S., Synthesis and Properties of Biodegradable Elastomeric Epoxy Modified Polyurethanes Based on Poly(e-caprolactone) and Poly(ethylene glycol), Eur. Polym. J., 41, 2370-2379, 2005.
Yeganeh H., Mansour Lakouraj M., and Jamshidi S., Synthesis and Characterization of Novel Biodegradable Epoxy-Modified Polyurethane Elastomers, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 43, 2985-2996, 2005.
Gharibi R., Yousefi M., and Yeganeh H., Synthesis, Characterization and Assessment of Poly(urethane-co-pyrrole)s Derived from Castor Oil as Anticorrosion Coatings for Stainless Steel, Prog. Org. Coat., 76, 1454-1464, 2013.
kim Y.B., Kim H.K., Yoo J.K., and Hong J.W., UV-curable Polyurethane Dispersion for Cationic Electrodeposition Coating, Surf. Coatings Technol., 1, 40-46, 2002.
Chattopadhyay D.K. and Raju K.V.S.N., Structural Engineering of Polyurethane Coatings for High Performance Applications, Prog. Polym. Sci., 32, 352-418, 2007.
Gharibi R., Yeganeh H., and Gholami H. and Hassan Z.M., Aniline Tetramer Embedded Polyurethane/Siloxane Membranes and Their Corresponding Nanosilver Composites as Intelligent Wound Dressing Materials, RSC Adv., 4, 62046-62060, 2014.
Alam M., Sharmin E., Ashraf S.M., and Ahmad S., Newly Developed Urethane Modified Polyetheramide-based Anticorrosive Coatings from a Sustainable Resource, Prog. Org. Coat., 4, 224-230, 2004.
Huang K.Y, Jhuo Y.S., WU P.S., Lin C.H., Yu Y.H., and Yeh Ming J., Electrochemical Studies for the Electroactivity of Amine-Capped Aniline Trimer on the Anticorrosion Effect of as Prepared Polyimide Coatings, Eur. Polym. J., 45, 485-493, 2009.
Huang K.Y., Shiu C.L., WU P.S., Lin C.H., Yu Y.H., Yeh Ming J., and Li W.T., Effect of Amino-Capped Aniline Trimer on Corrosion Protection and Physical Properties of Electroactive Epoxy Thermosets, Electrochim. Acta., 54, 5400-5407, 2009.
Peng C.W., Hsu C.H., Lin K.H., Li P.L., Hsieh M.F., Wei Y., Yeh J.M., and Yu Y.H., Electrochemical Corrosion Protection Studies of Aniline-Capped Aniline Trimer-based Electroactive Polyurethane Coatings, Electrochim. Acta., 58, 614-620, 2011.
Amirudin A. and Thieny D., Application of Electrochemical Impedance Spectroscopy to Study the Degradation of Polymer-Coated Metals, Prog. Org. Coat., 1, 1-28, 1995.
Cano E., Lafuente D., and Bastidas D.M., Use of EIS for the Evaluation of the Protective Properties of Coatings for Metallic Cultural Heritage: A Review, J. Solid State Electrochem. 3, 381-391, 2010.