자가 치유 에폭시 코팅으로 금속 부식 방지

금속의 부식은 막대한 경제적 손실을 초래하는 파괴적인 과정입니다. 세계 부식 기구(World Corrosion Organisation)에 따르면 부식 비용은 전 세계적으로 1.8조 XNUMX천억 달러를 초과하는 것으로 추산됩니다. 카란 타나왈라 박사, IITB-Monash Research Academy의 연구원이자 Chemwatch 팀의 일원은 이 숫자를 크게 줄이는 데 도움이 되기를 희망합니다.

Karan은 금속 물체의 부식은 전해질과 산소가 있는 상태에서 금속의 산화를 포함하는 표면에서 발생하는 전기화학 반응의 결과라고 설명합니다. 부식 방지를 위해 취해진 노력은 환경 조건의 유형과 예상 수명에 따라 대체 재료의 사용 및 구성 요소의 설계 및/또는 적절한 보호 코팅의 적용입니다. 이 중 부식을 제어하는 ​​가장 일반적이고 효율적인 접근 방식은 유기 폴리머 기반 코팅을 적용하는 것입니다. 그러나 이러한 구조의 가장 바깥쪽 층에 적용된 이러한 코팅은 취급 및 서비스 중에 마이크로/나노 수준의 손상 및 긁힘에 취약합니다. 이러한 종류의 손상은 감지하기 어렵기 때문에 부식 과정이 악화되어 궁극적으로 보호 코팅이 무용지물이 됩니다. 따라서 Karan은 손상을 치유하여 보호 특성을 유지할 수 있는 코팅을 설계하고 개발하는 것이 더 매력적인 개념이라고 말합니다.

요소-포름알데히드 껍질에 아마인유와 동유의 캡슐화는 현장 중합 기술을 사용하여 수행되었습니다. 마이크로캡슐 제조를 위한 공정 매개변수의 최적화는 반응 시간 및 교반 속도에 따라 달라지는 25-45 μm 크기의 구형 마이크로캡슐을 형성하는 계산된 양의 오일 및 요소-포름알데히드를 사용하여 수행되었습니다. 이렇게 제조된 마이크로캡슐을 광학현미경(OM), 주사전자현미경(SEM) 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)을 사용하여 분석하여 요소-포름알데히드의 얇은 껍질에 오일을 캡슐화했습니다. 3wt%의 최적화된 농도에서 마이크로캡슐을 사용하여 균일하고 빠른 자가 치유 능력을 가진 박막 자가 치유 코팅을 달성했습니다. 부식 방지 성능은 침지 시험 및 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 사용하여 평가되었습니다.

Karan은 자신의 연구에 대해 자세히 설명합니다. 가장 중요한 요소는 준비된 마이크로 캡슐의 크기, 모양 및 형태의 재현성을 달성하는 것이었고 코팅에 추가될 때 스마트 치유 기능을 제공합니다. 교반 속도 및 반응 시간과 같은 합성 공정의 중요한 매개변수가 최적화되어 마이크로캡슐의 크기와 모양 형성을 지배합니다. 또한 마이크로 캡슐의 구성 요소는 생체 적합성과 무해한 특성을 기반으로 선택되어 녹색 물질로 분류됩니다. 이러한 제조된 마이크로캡슐을 다양한 농도로 유기 코팅에 분산시켰다. 이러한 마이크로캡슐 함침 코팅은 코팅의 성능을 평가하기 위해 식염수(해수와 유사)에서 부식 테스트를 수행하기 전에 완전한 경화 후 인공 스크라이브를 사용하여 유도되었습니다. 자가 치유 기능에 대한 마이크로캡슐의 추가 효과는 광학 현미경을 사용하여 조사되었습니다. 코팅은 상업용 산업용 코팅으로 사용하기 위한 기계적 및 접착 특성에 대해 추가로 분석되었습니다. 자가 치유 코팅의 결과는 마이크로캡슐이 없는 대조군 코팅과 비슷했습니다.”

Karan이 이 분야에 대한 연구에 집중하게 된 동기에 대해 그는 말합니다. 코팅의 손상은 구조적 실패의 전조이며, 이를 치유하는 능력은 구조를 더 긴 수명과 적은 유지보수로 가능하게 합니다. 자가 치유 코팅은 손상된 피부의 치유와 유사한 자연 치유 과정을 모방합니다. 따라서 자가 치유 코팅은 화학적 또는 기계적 이유로 코팅이 손상된 후에도 코팅된 구성 요소의 내구성을 보장할 수 있으므로 매우 매력적입니다. 마이크로캡슐의 합성과 자가 치유 코팅의 형성은 큰 도전 과제입니다. 마이크로캡슐의 크기, 모양 및 형태는 파열 및 치유의 활성 기능을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다. 맞춤형 마이크로캡슐을 준비하기 위한 공정을 최적화하면 종종 연구자에게 흥미로운 새로운 방법을 시도할 수 있는 좋은 기회가 됩니다.”

Karan은 보호 코팅 연구의 이러한 혁신이 기존의 고분자 코팅을 사용할 때 직면하는 부식 문제를 해결하는 데 많은 도움이 될 것이며 궁극적으로 더 안전한 작업장과 지역 사회를 보장할 것이라고 확신합니다.
Chemwatch의 Dr. Karan Thanawala

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