مكافحة تآكل المعادن بطبقات الإيبوكسي ذاتية الشفاء

يعتبر تآكل المعادن عملية مدمرة تؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة. وفقًا لمنظمة التآكل العالمية ، تقدر تكاليف التآكل بأكثر من 1.8 تريليون دولار في جميع أنحاء العالم. الدكتور كاران ثانوالا، وهو باحث في أكاديمية أبحاث IITB-Monash وعضو في فريق Chemwatch ، يأمل في المساعدة في خفض هذا الرقم بشكل كبير.

يوضح كاران أن تآكل الأجسام المعدنية هو نتيجة تفاعل كهروكيميائي يحدث على السطح يتضمن أكسدة المعدن في وجود الإلكتروليت والأكسجين. الجهود المبذولة لمنع التآكل هي استخدام مواد بديلة وتصميم مكون ، و / أو تطبيق طلاء واقي مناسب ، اعتمادًا على نوع الظروف البيئية والعمر المتوقع. من بين هذه الأساليب ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا وفعالية للتحكم في التآكل هي تطبيق الطلاءات العضوية القائمة على البوليمر. ومع ذلك ، عند تطبيقها على الطبقة الخارجية من هذه الهياكل ، تكون هذه الطلاءات عرضة للتلف الدقيق / النانوي والخدوش أثناء المناولة والخدمة. يصعب اكتشاف هذا النوع من الضرر ، مما يسمح بتفاقم عملية التآكل ويؤدي في النهاية إلى جعل الطبقة الواقية عديمة الفائدة. لذلك ، يقول كاران ، إنه مفهوم أكثر جاذبية لتصميم وتطوير الطلاءات التي لديها القدرة على معالجة الضرر ، وبالتالي الحفاظ على خصائص الحماية.

تم إجراء تغليف زيت بذر الكتان وزيت التونغ في قشور اليوريا فورمالدهايد باستخدام تقنية البلمرة في الموقع. تم إجراء التحسين الأمثل لبارامترات العملية لتحضير الكبسولات الدقيقة باستخدام كميات محسوبة من الزيت واليوريا فورمالدهيد ، والتي خضعت لتكوين كبسولات دقيقة كروية بحجم 25-45 ميكرومتر ، والتي تعتمد على وقت التفاعل وسرعة التحريك. تم تحليل الكبسولات الدقيقة المعدة على هذا النحو باستخدام الفحص المجهري البصري (OM) ، والمسح المجهري الإلكتروني (SEM) والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR) ، لضمان تغليف الزيت في الأغلفة الرقيقة لليوريا فورمالدهايد. تم تحقيق الطلاءات ذاتية الشفاء ذات الأغشية الرقيقة ذات القدرة الموحدة والسريعة على الشفاء الذاتي باستخدام كبسولات دقيقة بتركيز محسن بنسبة 3٪ بالوزن. تم تقييم الأداء المضاد للتآكل باستخدام اختبار الغمر والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS).

يوضح كاران مزيدًا من التفاصيل حول بحثه ، "لقد شكل تطوير الطلاءات ذاتية الشفاء تحديات كبيرة. كان العامل الأكثر أهمية هو تحقيق استنساخ حجم وشكل وتشكل الكبسولات الدقيقة المحضرة ، والتي عند إضافتها إلى الغلاف ، توفر وظيفة الشفاء الذكية. تم تحسين المعلمات الحاسمة لعملية التوليف مثل سرعة التحريك ووقت التفاعل ، والتي تهيمن على تكوين حجم وشكل الكبسولات الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، تم اختيار مكونات الكبسولات الدقيقة على أساس توافقها الحيوي وطبيعتها غير الخطرة ، والتي تصنفها على أنها مواد خضراء. تم تشتيت هذه الكبسولات الدقيقة المحضرة في الغلاف العضوي بتركيزات مختلفة. تم تحريض هذه الطلاءات المشبعة بالكبسولة الدقيقة ، بعد المعالجة الكاملة ، بواسطة ناسخ اصطناعي ، قبل اختبار التآكل في محلول ملحي (على غرار مياه البحر) لتقييم أداء الطلاءات. تمت دراسة تأثير إضافة الكبسولات الدقيقة على وظيفة الشفاء الذاتي باستخدام المجهر الضوئي. تم تحليل الطلاءات أيضًا لمعرفة الخصائص الميكانيكية والالتصاق لاستخدامها كطلاءات صناعية تجارية. كانت نتائج الطلاءات ذاتية الشفاء مماثلة لطلاءات التحكم (بدون الكبسولات الدقيقة) ".

حول ما دفع كاران إلى تركيز أبحاثه على هذا المجال ، يقول ، "تمتلك مركبات الشفاء الذاتي إمكانات كبيرة لحل العديد من قيود الطلاءات البوليمرية والمواد الهيكلية ، أي الشقوق الدقيقة والأضرار الخفية. الأضرار في الطلاء هي مقدمة للفشل الهيكلي ، والقدرة على التئامها ستمكن الهياكل ذات عمر أطول وصيانة أقل. تحاكي الطلاءات ذاتية الشفاء عملية الشفاء الطبيعية ، على غرار شفاء الجلد التالف. لذلك ، تعتبر الطلاءات ذاتية الشفاء جذابة للغاية حيث يمكنها ضمان متانة المكونات المطلية حتى بعد تلف الطلاء لأسباب كيميائية أو ميكانيكية. يشكل تركيب الكبسولات الدقيقة وصياغة الطلاءات ذاتية الشفاء تحديات كبيرة. يلعب حجم الكبسولات الدقيقة والشكل والتشكيلات دورًا مهمًا في توفير وظيفة فعالة للتمزق والشفاء. يتيح تحسين العملية لإعداد كبسولات دقيقة مخصصة فرصة عظيمة لتجربة طرق جديدة ، وغالبًا ما تكون مثيرة للباحث ".

كاران واثق من أن هذا الاختراق في البحث عن الطلاءات الواقية سيفعل الكثير لحل بعض مشاكل التآكل التي نواجهها عند استخدام الطلاءات البوليمرية التقليدية ، والتي ستضمن في النهاية أماكن عمل ومجتمعات أكثر أمانًا.
الدكتور كاران ثانوالا من Chemwatch

استفسار سريع