ساخت پوشش‌های میکرو/نانو هوشمند خودترمیم شونده برپایه کپسول‌های اوره فرمالدهید حاوی روغن تانگ و بهینه سازی آن به منظور ممانعت از خوردگی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی ومهندسی، بخش مهندسی شیمی

چکیده

در مطالعه حاضر، دسته‌ای از پوشش‌های هوشمند بر پایه میکرو/ نانو کپسول‌ها، با هدف کاهش خوردگی در خطوط انتقال نفت و گاز مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته کپسول‎ها از جنس اوره فرمالدهید و هسته آنها از جنس روغن تانگ بوده که به عنوان عامل ترمیم کننده عمل می‎نماید. در این تحقیق پارامترهای مؤثر بر عملکرد پوشش از قبیل نرخ هم‌زدن در فرآیند کپسول‌سازی، اندازه کپسول و درصد استفاده از کپسول در ساختار پوشش بررسی و بهینه‎سازی شده است. به‎علاوه سایر خواص پوشش از قبیل توانایی محافظت در برابر خوردگی و چسبندگی پوشش به زیر لایه به ترتیب توسط اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی و آزمون چسبندگی (Pulloff) مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج می‌دهد که با ریزتر شدن کپسول‎ها و به عبارتی استفاده از دورهای بالاتر هم‎زدن، مقاومت در برابر خوردگی و همچنین چسبندگی پوشش به زیر لایه بهبود می‎یابد. به علاوه استفاده از کپسول در ساختار، قابلیت محافظت‏کنندگی را به میزان قابل ملاحظه‎ای افزایش می‌دهد که از نتایج آزمون‌های الکتروشیمیایی و جذب آب می توان به آن پی برد. بهترین درصد استفاده از کپسول برابر با 15% وزنی است که منجر به افزایش مقاومت پوشش در برابر خوردگی می‎شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication of Smart Micro/Nano Self-healing Coatings on the Basis of Urea-formaldehyde Capsules Containing Tong Oil and Optimizing them for Corrosion Inhibition

نویسندگان [English]

  • masoumeh kouhi 1
  • Mostafa Mohammadi 2
  • Amir Sarrafi 2
1 Department of Technical and Engineering, Technical and Engineering Faculty, Shaid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Department of Technical and Engineering, Technical and Engineering Faculty, Shaid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

In this study, a set of smart coatings on the basis of micro/nano capsules, with the aim of corrosion reduction in oil and gas pipelines, has been investigated. The shell of capsules was made of urea-formaldehyde and their core was tong oil, which acts as a healing agent. In the present work, some parameters affecting the performance of the coating such as mechanical agitation rate in the encapsulation process, capsule size, and dispersed capsule concentration were varied and optimized. In addition, other coating properties such as adhesion and corrosion resistance of the coating were investigated by adhesion pull-off tests and electrochemical impedance spectroscopy respectively. The results indicated that using finer capsules, which were created at higher stirring rates, improved the corrosion resistance and adhesion to the substrate. Moreover, with the incorporation of capsules in the matrix, the protective ability was significantly increased; this could be realized from the results of water absorption and electrochemical tests. A capsule concentration of 15 wt.% was the optimum value which led to the highest corrosion resistance of the coating.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro/Nanocapsule
  • Coating
  • Self-healing
  • Corrosion
[1]. Revie R. W. and Uhlig H. H., Corrosion and Corrosion Control An Introduction to Corrosion Science and Engineering, 4nd. Ed., John Wiley & Sons, Inc., Hoboken New Jersey, 2-3, 2008.

[2]. Kutz M., Handbook of Environmental Degradation of Materials, 2nd Ed., William Andrew, 2005.

[3]. Baker A. A., Jones R. and Callinan RJ., “Damage tolerance of graphite/epoxy composites”, Compos. Struct., 4, pp. 15–44, 1985.

[4]. Chang T. M. S., “Artificial cells with emphasis on bioencapsulation in biotechnology”, Biotechnol. Annu. Rev. 1, pp. 267–295, 1995.

[5]. Wu D. Y., Meure S. and Solomon D., “Self-healing polymeric materials: A review of recent developments”, Prog. Polym. Sci., 33, pp. 479–522, 2008.

[6]. Wool R. P. and O’Connor K. M., “A theory of crack healing in polymers”, Appl. Phys., 52, pp. 5953–5963, 1981.

[7]. Ghosh S. K., (ed.), Self-healing materials fundamentals, Design Strategies, and Applications Weinheim, Germany, 2009.

[8]. Thies C., “Microencapsulation, in encyclopedia of polymer science and engineering”, John Wiley & Sons, Inc, NewYork, 9, pp. 724–745, 1987.

[9]. White, S.R., Sottos, N.R., Moore, J.S., Geubelle, P.H., Kessler, M.R., Brown, E.N., Nature, 409, 794–797, 2001.

[10]. Jackson A. C., Bartelt J. A., Marczewski K., Sottos N. R. and Braun P. V., “Silica-Protected Micron and Sub-Micron Capsules and Particles for Self-Healing at the Microscale”, Macromol. Rapid Commun., 32, 1, pp. 82–87, 2011.

[11]. Lee J. K., Hong S. J., Liu X. and Yoon S. H., “Characterization of dicyclopentadiene and 5-ethylidene-2-norbornene as self-healing agents for polymer composite and its microcapsules”, Macromol. Res., 12, pp. 478–483, 2004.

[12]. Li Y., Liang G. Z., Q X.J. and Gou J., Li L., “Thermal stability of microencapsulated epoxy resins with poly (urea-formaldehyde)”, Polym. Degrad. Stab., 91, pp. 2300–2306, 2006.

[13]. Brown E. N., Kessler M. R., Sottos N. R. and White S. R., “In situ poly(urea-formaldehyde) microencapsulation of dicyclopentadiene”, J. Microencapsul., 20, pp. 719–730, 2003.

[14]. Suryanarayana C., ChowdojiRao K. and Kumar D., “Preparation and characterization of microcapsules containing linseed oil and its use in self-healing coatings”, Prog. Org. Coat., pp. 63, 72, 2008.

[15]. Kouhi M., Mohebbi A. and Mirzaei M., Evaluation of the corrosion inhibition effect of micro/nanocapsulated polymeric coatings: a comparative study by use of EIS and Tafel experiments and the area under the Bode plot, Res. Chem. Intermed., DOI 10.1007/s11164-012-0736-1, 2012.

[16]. Yang J., Keller M. W., Moore J. S., White S. R. and Sottos N. R., “Microencapsulation of Isocyanates for Self-Healing Polymers”, Macromolecules, 41, pp. 9650-9655, 2008.

[17]. Deasy P. B., “Microencapsulation and Related Drug Processes”, Marcel Dekker, New York, pp. 119–219, 1984.

[18]. Fan C. and Zhou X., “Influence of operating conditions on the surface morphology of microcapsules prepared by in situ polymerization”, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 363, pp. 49–55, 2010.

[19]. Mallégol J., Lemaire J. and Gardette J. L., “Drier influence on the curing of linseed oil”, Progress in Organic Coatings, 39, pp. 107–113, 2000.