بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر پوشش نانوکامپوزیتی خودترمیمشونده پلییورتان/ نانوسریماکساید حاوي نانوکپسولهاي اوره-فرمالدئید تهیه شد. نانو/میکروکپسولهاي اوره- فرمالدئید به روش امولسیوندرجا سنتز شد. سنتز نانو/میکروکپسولها با استفاده از پلیوینیلالکل - - PVA،اوره، آمونیومکلراید، رزورسینول، روغنبزرك و فرمالدئید در دماي55˚C و به مدت 4 ساعت انجام پذیرفت.
پلییورتان را با ذرات نانواکساید کامپوزیت کرده و پس از افزودن کپسولها به آن با مقادیر مختلف، پوشش بر روي سطح با استفاده از اپلیکاتور اعمال شد. براي بررسی و شناسایی کپسولها از میکروسکوپالکترونیروبشی - SEM - و طیف سنجی مادون قرمز - FTIR - استفاده شد. پوشش نانوکامپوزیتی با استفاده از اپلیکاتور بر روي نمونههایی از فولاد اعمال شد.
از آزمون- چسبندگی پوشش براي بررسی استحکام پوشش و از آزمون پاشش نمک به منظور بررسی مقاومت به خوردگی و مکانیزم ترمیمشوندگی پوشش استفاده شد. نتایج علاوه بر تعیین مکانیزم مقاومت به خوردگی و نقش سریم- اکساید و کپسولهاي درون پوشش، نشان می دهد که افزودن ذرات نانوسریماکساید باعث افزایش استحکام و چسبندگی پوشش شده و افزودن کپسولها نقش بسزایی در افزایش مقاومت به خوردگی و خود ترمیم شوندگی پوشش ایفا کرده است.
-1 مقدمه
خوردگی در صنعت نفت،گاز و پتروشیمی مسئله بسیار مهمی می باشد که براي حفاظت از آن و بهرهگیري بیشتر از سیستم راه کارهایی وجود از جمله استفاده از پوششها به ویژه پوشش هاي آلی بیشترین و سادهترین کاربرد را دارد.[1] پوششهاي پلیمري با وجود همه مزایایی که دارد یک سري معایبی را نیز به همراه دارد، پوششهاي پلیمري در برابر اشعههاي خورشید به ویژه ماوراءبنفش - - UV و در برابر تنشها از مقاومت چندانی برخوردار نیستند3]و[2، که براي جبران این نقایص راهکارهایی ارئه شده است. از مهمترین و جدیدترین راهکارها استفاده از پوششهاي هوشمند خودترمیمشونده1 میباشد.[4]
بااستفاده از این پوششها به جاي پوشش معمولی، از هزینه بازسازي و یا جايگزینی مجدد پوشش به میزان قابل توجهی کاسته میشود به علاوه از خسارات احتمالی ناشی از خوردگی در اثر بروز نقص در پوشش نیز جلوگیري می شود چرا که نقایص از ابعاد میکرو آغاز می شود و تا زمانی که به یک مقدار قابل مشاهده نرسد از نظر محفوظ بوده و در این مدت محل مذکور دچار خوردگی خواهد شد.[5] لذا اهمیت استفاده از این نوع پوشش به ویژه در کاربريهاي خاص به ویژه خوردگی اتمسفري مخازن کاملاً مشهود است.
تاکنون به ویژه از سال 2012 به بعد تحقیقاتی در این زمینه انجام شده است که از این میان میتوان به موارد زیر اشاره نمود: - 2007 - White , Sottos , Blaiszik کپسولهاي سنتز شده را که با DCPD2پر شده بود را در رنگ اپوکسی جاي گذاري نمودند و پایداري آنها را تا دماي 100˚C بررسی کردند و بیان داشتند که هرچه بتوان کپسولهاي کوچکتري بدست آورد خواص خودترمیمی پوشش افزایش خواهد داشت.
حاتمی ، پیکري ، اشرفی و صمدزاده - 2012 - بر روي قابلیت خودترمیمی پوشش اپوکسی که کپسولهاي پلیمري اوره- فرمالدئید پرشده با روغن بزرکمطالعاتی انجام دادند و اذعان داشت که افزودن میکروکپسولها با ابعاد کوچکتر علاوه بر ایجاد مشکلات کمتر براي پوشش و بستر ماتریس، راندمان بازدارندگی را در مقابل خوردگی افزایش میدهد که بهترین راندمان مقاومت در برابر خوردگی را در غلظت 15 درصد از خود نشان داده است.
کوهی ، محبی ، میرزایی و پیکري - 2013 - تحقیقی را پیرامون تأثیر پوششهاي هوشمند خودترمیمی بر کنترل و مهار انتشار فلزات سنگین انجام دادند و توانستند کپسولهایی با ابعاد حدود 450nm تهیه و در رنگ اپوکسی جاي گذاري نمایند که طبق نتایج بدست آمده پوشش محافظت خوبی را در برابر خوردگی از خود نشان داد. اما در تمام این تحقیقات و تحقیقات دیگري که انجام شده تنها به سنتز کپسولها پرداخته شده و حتی جنس پوسته این کپسولها را جز اوره فرمالدئید از پلیمرهاي پلی یورتانی و یا ملامین فرمالدئیدتهیه کرده اند و کمتر به خود پوشش توجه کردهاند.
در این تحقیق قصد داریم تا پوشش هوشمند خودترمیم شوندهاي را تهیه نماییم که داراي حداکثر مقاومت در برابر عوامل مخرب چون تنشها و تأثیرات اشعههاي خورشید باشد، براي این هدف ماتریس رنگ را تغییر دادهایم و از پلیمر پلییورتانی استفاده نمودهایم و پوشش کامپوزیتیکه توسط ذرات نانواکسیدسریم تقویت شده را بدست آوردهایم و کپسولها را در آن جاي گذاري نمودهایم تا بتوانیم یک پوشش با استحکام بسیار بالا که داراي قابلیت خودترمیمی نیز میباشد بدست آوریم تا بتواند حداکثر مقاومت را از خود نشان دهد و یک پوشش مناسبی براي صنایع نفت و گاز و پتروشیمی به ویژه براي مخازن تهیه نمود.
-2 مواد و روشها
-1-2 مواد اولیه ش
رزین پلی یورتان، نانو ذرات سریم اکساید، آب دیونیزه، پلیوینلالکل، اوره، آمونیوم کلراید، رزورسینول، روغن بزرك، فرمالدئید، تولوئن
-2-2 روش کار ش
براي سنتز کپسول هااز روش امولسیون روغن در آب استفاده شده که دردمایاتاقمقدار260ml آبدیونیزهدوبار تقطیر را داخل بشر ریخته و10 ml پلی وینیل الکل 5 درصد وزنی را به همراه 5 gr اوره و 0/5 gr آمونیوم کلراید و 0/5 gr رزورسینول به محلول اضافه می نماییم سپس pHمحلول را با اسید کلریدریک %1 به 3 رسانده و 60cc روغن بزرك را به آرامی به محلول اضافه می نمایم . دور هم زن را حدود 300rpmو دما را حدود 55˚c تنظیم می کنیم.
به محلول 4ساعت فرصت می دهیم تا مرحله پلیمریزاسیون را تکمیل کند. در نهایت با استفاده از سانتریفیوژ کپسولهاي تشکیل شده را از محلول جداسازي کرده و با تولوئن شستشو میدهیم تا روغن و مواد اضافی از بین کپسول ها حذف شود. رزین پلی یورتان را توسط نانوذرات اکسیدسریم کامپوزیت کرده و کپسولها را نیز به آن اضافه میکنیم.
براي افزودن کپسولها از روش مخلوط سازي مستقیم استفاده می شود و بایستی دقت داشت تا تنش بالایی به کپسولها وارد نشود چون پوسته کپسولها منهدم خواهد شد و دیگرکارایی لازم را ندارد. ذرات و کپسولها بایستی بطور کاملاً یکنواخت به رزین اضافه شود تا عملکرد مناسبی داشته باشد از این رو با استفاده از دیسپرکننده و آلترسنیک از آگلومره شدن ذرات و کپسولها تا حد ممکنه جلوگیري میشود6]و.[7
-3 آزمونها و نتایج
-1-3 میکروسکوپالکترونیروبشی - خم - S
درسنتزکپسولها چند پارامتر به طور هم زمان تأثیرگذاراست. نوع همزن، سرعت همزن، شکل عامل همزدن، دماي پلاریزاسیون، زمان اعمال دما، مدت زمان کامل شدن پلیمریزاسیون، pH، نحوه افزایش و کاهش دما و دورهمزن، سرعت افزودن مواد، سرعت کاهشpHبایستی تحت کنترل قرار بگیرد. پس از سنتزهاي بسیار روش کار مذکور در قسمت - 2-2 - بدست آمد. بمنظور کنترل مرفولوژي کپسولها از تصویرگیري با SEMاستفاده شد. در شکل شماره - 1 - تصاویر SEM مربوط به کپسولها و پوشش کامپوزیتی حاوي نانوذراتسریماکساید و کپسولها نمایش داده شده است.
