پوشش‌های ضدخوردگی آب‌پایه پلی یورتانی دارای روغن کرچک و نانوصفحه‌های گرافن اکسیداصلاح‌شده با پاراترشیوبوتیل کلیکس[4]آرن

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشکده شیمی، گروه شیمی پلیمر، کد پستی ۷۳۴۴١-٨١۷۴٦

10.22063/jipst.2025.35598.2353

چکیده

فرضیه: خوردگی فلزات به‌عنوان پدیده‌ای اجتناب‌‌ناپذیر و مخرب چالش‌های اقتصادی، زیست‌محیطی و مهندسی شایان توجهی را در صنایع مختلف به‌وجود می‌آورد. پوشش‌دهی فلزات با پلی‌‌یورتان‌ها به‌دلیل خواصی نظیر چسبندگی مناسب به سطح فلزات، مقاومت مکانیکی و شیمیایی به‌عنوان راه‌حلی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه، نقشی کلیدی در پیشگیری از خوردگی ایفا می‌کند. توسعه این پوشش‌ها در راستای حذف مواد آلی فرار (VOCs) و استفاده از مواد اولیه طبیعی و بهبود کارایی ضدخوردگی آن‌ها با استفاده از نانوذرات بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.
روش‌ها: در این پژوهش پلی‌‌یورتان‌های آب‌پایه (WPU) دارای پلی ال زیست تجدید‌پذیر و زیست‌سازگار روغن کرچک تهیه شد. به‌منظور بهبود مقاومت خوردگی پوشش‌های تهیه‌شده، دو نمونه آب‌پایه دارای نانوذرات گرافن اکسید (GO) خالص و نانوذرات گرافن اکسید (GO) اصلاح‌شده با پاراترشیوبوتیل کلیکس[4]آرن (BC4A) با روش پلیمرشدن درجا (in situ) تهیه شد. ویژگی‌های ساختاری نانوکامپوزیت‌ها با استفاده از طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه بازتاب کلی تضعیف‌شده (ATR-FTIR)، پراش پرتو X، اندازه‌گیری‌ زوایه تماس، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و گرماوزن‌سنجی (TGA) بررسی شد. در ادامه با استفاده از روش‌های EIS و PDS خاصیت ضدخوردگی این پوشش‌ها بررسی شد.
یافته‌ها: آزمون DLS پایداری پراکنه‌ها را تأیید کرد. بر اساس تصاویر SEM، نانوذرات C4A-GO در مقایسه با نانوذرات GO اصلاح نشده، پراکندگی بهتری در ماتریس پلیمری را نشان داد. به‌منظور بررسی خواص ضدخوردگی پوشش‌ها آزمون‌های EIS و PDS استفاده شد. چگالی جریان خوردگی (Icorr) و مقادیر مقاومت انتقال بار (Rct) برای نمونه WPU/C4A-GO به ترتیب A. cm-2 10-9×8 و Ω. cm2 629610 بود که نشان‌دهنده قابلیت بالقوه آن به‌عنوان پوشش ضدخوردگی است. به‌طور کلی تهیه درجای پلی‌‌یورتان با نانوذرات خواص ضدخوردگی پوشش‌ها را به‌طور شایان توجهی بهبود می‌دهد که این موضوع به قرارگرفتن نانوصفحه‌ها در ساختار پلیمری و ایجاد پیوندهای عرضی در ساختار پلی‌‌یورتان و افزایش آب‌گریزی سطح نسبت داده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Anti-Corrosion Polyurethane Coatings Based on Castor Oil and Graphene Oxide Nanosheets Modified with p-tert-Butylcalix[4]arene

نویسندگان [English]

  • Amirhossein Doctorsafaei
  • Abbas Mohammadi
  • Mohammad Reza Ghodsiyeh
Department of Organic Chemistry and Polymer, Faculty of Chemistry, University of Isfahan, Postal Code: 81746-73441, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Metal corrosion, an inevitable and detrimental phenomenon poses significant economic, environmental, and engineering challenges across various industries. Polyurethane coatings, renowned for their excellent adhesion to metal surfaces, mechanical strength, and chemical resistance, have emerged as a cost-effective and efficient solution to mitigate corrosion. Recent research has focused on advancing these coatings to eliminate volatile organic compounds (VOCs), incorporate natural materials, and enhance their corrosion resistance through the integration of nanoparticles.
Methods: In this study, waterborne polyurethanes (WPUs) were initially synthesized using renewable and biocompatible castor oil as a polyol. To enhance the corrosion resistance of the prepared coatings, two waterborne samples containing pristine graphene oxide (GO) nanoparticles and graphene oxide (GO) nanoparticles modified with p-tert-utylcalix[4]arene (BC4A) were prepared via in-situ polymerization. The structural properties of the nanocomposites were characterized using ATR-FTIR XRD, contact angle measurements, SEM and TGA. Subsequently, the corrosion resistance of these coatings was investigated using EIS and PDS techniques
Findings: DLS analysis confirmed the stability of the dispersions. SEM images revealed that C4A-GO nanosheets exhibited superior dispersion within the polymer matrix compared to unmodified GO nanosheets. To assess the corrosion resistance of the coatings, EIS and PDS tests were conducted. The corrosion current density (Icorr) and charge transfer resistance (Rct) values for the WPU/C4A-GO sample were 8 × 10-9 A/cm² and 629610 Ω.cm², respectively, indicating its potential as a corrosioninhibiting filler. Overall, the in-situ synthesis of polyurethane with nanoparticles significantly enhanced the corrosion resistance of the coatings. This improvement is attributed to the incorporation of nanoparticles into the polymer matrix, the formation of cross-links within the polyurethane structure, and increased surface hydrophobicity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Waterborne polyurethanes
  • Castor oil
  • Graphene Oxide
  • In situ synthesis
  • Anti-corrosion coating

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار