Evaluarea frontierelor acoperirilor epoxidice auto-vindecătoare care conțin microcapsule aplicate la cald

Materiale de mediu

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Noi pigmenți și aditivi pentru protecția împotriva coroziunii prin acoperiri organice Vizualizați toate cele 11 articole

Editat de
Flavio Deflorian

Universitatea din Trento, Italia

Revizuite de
FATIMA MONTEMOR

Instituto Superior Técnico, Hotel Portugalia

Rita B. Figueira

Universitatea din Minho, Hotel Portugalia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontierelor

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • Unitatea de cercetare pentru avansate, compozite, nanomateriale și nanotehnologie, Școala de inginerie chimică, Universitatea Națională Tehnică din Atena, Atena, Grecia

Acest studiu se concentrează pe proiectarea, dezvoltarea și validarea a două sisteme de acoperire pentru protecția împotriva coroziunii substraturilor din oțel zincat la cald. Acoperirile constau din rășină pe bază de epoxidă armată cu microcapsule cu miez de miez, fie oxid de ceriu, fie miez de oxid cupros și o înveliș polimeric dopat cu ioni de ceriu. Efectul modificării rășinii epoxidice cu un polimer lichid de cauciuc a fost de asemenea studiat. Studiile de coroziune prin spectroscopie de impedanță electrochimică (EIS) au arătat că învelișurile au proprietăți de barieră îmbunătățite. Mai mult, studiile EIS privind acoperirile cu scribi artificiali au demonstrat un răspuns autonom la daune și un efect de auto-vindecare. Re-curgerea materialului indusă de căldură a fost observată și după expunerea la o temperatură mai mare decât Tg a sistemului, care oferea un mecanism suplimentar de auto-vindecare, inhibând parțial procesele de coroziune subiacente atunci când cauciucul lichid este prezent în sistem.

Introducere

Fenomenele de coroziune ale structurilor metalice duc în cele din urmă la degradarea metalului și la deteriorarea proprietăților acestuia. Eșecul unei structuri metalice de operare compromite siguranța, care este o considerație critică în timpul proiectării echipamentului. Degradarea structurilor de inginerie precum poduri, automobile, avioane și nave datorită expunerii lor în medii corozive poate contribui la situații care pun viața în pericol. Mai mult, pierderile economice directe și indirecte sunt legate de fenomene de coroziune, cum ar fi costurile de întreținere sau înlocuire, cheltuielile legate de oprirea temporară a industriei, eficiența și pierderile de produse. Conform literaturii, aproximativ 25-30% din acest total ar putea fi evitat dacă tehnologia de coroziune disponibilă în prezent ar fi aplicată în mod eficient (Uhlig, 2008).

Astfel, alături de proprietățile barierei, un mecanism de protecție împotriva coroziunii care răspunde la daune a devenit o strategie promițătoare pentru a furniza un sistem de acoperire cu efect de protecție împotriva coroziunii pe termen lung. Un sistem mai sofisticat dictează, în mod ideal, apariția mai multor evenimente de autovindecare într-un mod autonom bazat pe caracteristicile intrinseci ale sistemului de acoperire (Yin și colab., 2015; Das și colab., 2016). Incorporarea materialelor sub-micronice cu reacție activă într-un sistem de protecție împotriva coroziunii poate fi considerată o cale favorabilă pentru a asigura recuperarea funcției sale principale, și anume, împiedicarea activității de coroziune.

Cu toate acestea, rețelele termorezistente pe bază de epoxi, care sunt una dintre cele mai utilizate pe scară largă în aplicațiile de acoperire, au multe caracteristici nedorite, adică au o rezistență slabă la impact și la creșterea fisurilor, ceea ce limitează aplicarea lor la anumite domenii tehnologice. Energia de fractură a unei rășini epoxidice este cu două și trei ordine de mărime mai mică decât polimerii termoplastici și metalele. Acest lucru sugerează necesitatea consolidării acestor sisteme pentru a-și extinde aplicațiile (Comstock și colab., 1989; Figueira și colab., 2014).

Prin urmare, modificarea rășinilor epoxidice pentru a spori fragilitatea lor a primit un interes considerabil de cercetare. Multe eforturi de cercetare au fost raportate încă din 1970, când primele modificări ale rășinii cu faze elastomerice secundare au fost inițiate de McGarry (1970) și apoi cercetări ample s-au concentrat pe investigarea și înțelegerea mecanismului de întărire a epoxiilor întărite cu cauciuc (Yee și Pearson, 1986; Vázquez și colab., 1987; Garg și Mai, 1988; Yamanaka și colab., 1989; Verchere și colab., 1990; Iijima și colab., 1991; Williams și colab., 1997; Ratna, 2001; Ratna și Banthia, 2004; Bagheri și colab., 2009; Unnikrishnan și Thachil, 2012; Parameswaranpillai și colab., 2017).

În plus, o altă limitare apare din adăugarea directă a capsulelor anorganice în acoperirile epoxidice autovindecabile, care este compatibilitatea lor limitată a suprafeței anorganice inerte cu acoperirea organică. Performanțele de protecție și proprietățile de aderență ale stratului de acoperire sunt grav afectate datorită aglomerării particulelor și formării defectelor la interfața acestor materiale incompatibile, care sunt, de asemenea, o funcție a concentrației și dimensiunii recipientelor și a grosimii stratului de acoperire, așa cum a fost raportat de cercetări și revizuiri recente articole (Kartsonakis și colab., 2010; Borisova și colab., 2013; Zhang și colab., 2018). Un mod prin aceste fenomene este modificarea suprafeței și decorarea suprafețelor anorganice, care oferă opțiuni și posibilități nesfârșite de a fabrica o microstructură proiectată cu caracteristicile funcționale dorite și limitează problemele de compatibilitate în acoperirile epoxidice (Skorb și colab., 2009; Kainourgios și colab., 2017; Kongparakul și colab., 2017; Li și colab., 2017).