مقایسه اثر نانوسیلیکا و عامل جفت‌کننده سیلانی بر خواص پوشش اپوکسی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، ایران

2 گروه رنگ و پلیمر، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی، تهران، ایران

3 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، ایران/دانشکده فنی کاسپین، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش به منظور افزایش چسبندگی و مقاومت در برابر خوردگی پوشش اپوکسی؛ پوشش‌های اپوکسی-نانوسیلیکا و اپوکسی-(3-گلایسیدوکسی پروپیل) تری متوکسی سیلان با درصدهای وزنی 5/0، 1، 2، 3، 4 و 5 تهیه شده و بر زیرآیند فولاد کربنی اعمال گردیدند. برای سنجش خواص پوشش آزمون‌های چسبندگی و مقاومت خوردگی در محیط خورنده تسریع شده مه نمکی انجام شدند؛ وجود وابستگی بین میزان چسبندگی و مقاومت در برابر خوردگی از جمله نتایج مهم بود. مقاومت حرارتی پوشش حاوی درصدهای مختلف نانوسیلیکا به وسیله آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) انجام شد و دمای اولیه تخریب و دمای حداکثر تخریب مورد ارزیابی قرار گرفتند و انتقال آن‌ها به دماهای بالاتر در نمودارهای TGA مشاهده گردید. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نحوه توزیع و پراکنش نانوذرات را در بستر رزین اپوکسی آشکار ساختند و نشان دهنده کاهش توزیع و پراکنش یکنواخت نانوسیلیکا با بالارفتن درصد بارگذاری بودند. دمانگاشت‌های DSC نشان دادند که پوشش‌های اپوکسی-سیلیکا در مقایسه با اپوکسی خالص فرآیند پخت متفاوتی داشته و با افزایش درصد نانوسیلیکا سینتیک، پخت رزین اپوکسی دچار تغییر خواهد شد و موجب ممانعت در واکنش پخت شده است. دو نوع پوشش مذکور بعد از انجام آزمون‌های مختلف با هم مقایسه گردیده و مشخص شد که پوشش اپوکسی-سیلیکا عملکرد بهتری برای افزایش چسبندگی و محافظت در برابر خوردگی پوشش اپوکسی اعمال شده بر زیرآیند فولاد کربنی دارد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Comparison Between the Influence of Nano-Silica and Silane Coupling Agent on Epoxy Coatings

نویسندگان [English]

  • saba miazzami godarzi 1
  • khosrow Khodabakhshi‏ 2
  • Ahmad Hallaj sani 3
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Group of Paint and Coating, Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Islamic Azad University, Tehran, IranCaspian Faculty of Engineering, College of Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

In order to enhance adhesion and corrosion performance of an epoxy coating, epoxy-Nano silica and epoxy-silane coatings were prepared in 0.5,1,2,3,4 and 5 wt.%, then they were applied to carbon steel substrate. Adhesion test was performed on the prepared coatings using pull off test, furthermore corrosion performance evaluated against salt spray conditions, and it was shown that there is a direct relationship between adhesion and corrosion resistance of both types of coatings. Initial temperature of decomposition (ITD) and temperature of maximum weight loss (Tmax) which obtained from thermo gravimetric analysis (TGA) of epoxy-silica coating showed a right shift to upper temperatures. Dispersion and distribution evaluation of Nano-silica in epoxy matrix was carried out using SEM images. It was found that an increase in the Nano-silica concentration is resulted in poor dispersion and distribution of nanoparticles, and consequently, the coating formed a non-uniform film with large cracks. DSC thermo grams of epoxy-silica coatings showed that incorporation of Nano-silica in epoxy matrix have several effects on the heat of reaction and kinetic of curing, so that this inorganic filler hindered curing reaction. In total, it is proved that epoxy-silica coating demonstrated better performance as a protective coating for carbon steel substrate in comparison with the epoxy-silane system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic/Inorganic Coatings
  • Epoxy-Silica
  • Epoxy- GPTMS
  • Corrosion Resistance
  • Adhesion

[1]. May M., Wang H. and Akid R., “Effects of the addition of inorganic nanoparticles on the adhesive strength of a hybrid sol–gel epoxy system,” International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 30, No. 6, pp. 505-512, 2010.##

[2]. Conde M. C. M., Zanchi C. H., Rodrigues-Junior S. A., Carreno N. L. V., Ogliari F. A. and Piva E., “Nanofiller loading level: Influence on selected properties of an adhesive resin,” Journal of Dentistry, Vol. 37, No. 5, pp. 331-335, 2009.##

[3]. Kang S., Hong S. I., Choe C. R., Park M., Rim S. and Kim J., “Preparation and characterization of epoxy composites filled with functionalized nanosilica particles obtained via sol–gel process,” Polymer, Vol. 42, No. 3, pp. 879-887, 2001.##

[4]. Sangermano M., Malucelli G., Amerio E., Priola A., Billi E. and Rizza G., “Photopolymerization of epoxy coatings containing silica nanoparticles,” Progress in Organic Coatings, Vol. 54, No. 2, pp. 134-138, 2005.##

[5]. Yuan J., Zhou S., Gu G. and Wu L., “Effect of the particle size of nanosilica on the performance of epoxy/silica composite coatings,” Journal of Materials Science, Vol. 40, No. 15, pp. 3927-3932, 2005.##

[6]. حدادی اصل و. و کریم خانی و.، مقدمه‌ای بر کاربرد نانوفناوری در پلیمرها، شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، تهران، 1386.##

[7]. Chonkaew W., “Modifications of epoxy resins for improved mechanical and tribological performances and their effects on curing kinetics,” PhD Thesis, University of North Texas, May 2008. ##

[8]. Ghanbari A. and Attar M., “A study on the anticorrosion performance of epoxy nanocomposite coatings containing epoxy-silane treated nano-silica on mild steel substrate,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 23, pp. 145-153, 2015.##

[9]. Bakhshandeh E., Jannesari A., Ranjbar Z., Sobhani S. and Saeb M. R., “Anti-corrosion hybrid coatings based on epoxy–silica nano-composites: Toward relationship between the morphology and EIS data,” Progress in Organic Coatings, Vol. 77, No. 7, pp. 1169-1183, 2014.##

[10]. Farhad Y. N., Rahimi A. and Ershad L. A., “Synthesis and characterization of hybrid organic-inorganic nanocomposite coatings based on tetramethoxysilane and epoxy resins by sol-gel method,” Iranian Journal of Polymer Science and Technology (in persian), Vol. 18, pp. 19-27, 2005.##

[11]. Wang N., Cheng K., Wu H., Wang Ch., Wang Q. and Wang F., “Effect of nano-sized mesoporous silica MCM-41 and MMT on corrosion properties of epoxy coating,” Progress in Organic Coatings, Vol. 75, Issue 4, pp. 386-391, 2012.##

[12]. Hsiue G. H., Liu Y. L. and Liao H. H., “Flameretardant epoxy resins: An approach from organic–inorganic hybrid nanocomposites,” Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, Vol. 39, No. 7, pp. 986-996, 2001. ##

[13]. بهشتی م. ح. و رضادوست ا.، پلاستیک‌های تقویت شده (کامپوزیت‌ها)، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی، تهران، 1384.##

[14]. Tarrio-Saavedra J., López-Beceiro J., Naya S. and Artiaga R., “Effect of silica content on thermal stability of fumed silica/epoxy composites,” Polymer Degradation and Stability, Vol. 93, No. 12, pp. 2133-2137, 2008.##

[15]. Ochi M., Takahashi R. and Terauchi A., “Phase structure and mechanical and adhesion properties of epoxy/silica hybrids,” Polymer, Vol. 42, No. 12, pp. 5151-5158, 2001. ##