سنتز ميكروكپسول‌هاي پلي‌آنيلين حساس به واكنش كاهش- اكسايش محتوي بازدارنده 8- هيدروكسي كوئينولين به‌منظور حفاظت پوشش‌ها در برابر خوردگي

Synthesis of redox- responsive polyaniline microcapsules containing 8-hydroxyquinoline for corrosion protection of coatings.

در پژوهش حاضر ميكروكپسول هاي پلي آنيلين به روش پليمريزاسيون اكسيداسيوني آنيلين در ميني امولسيون مستقيم تهيه شدند. از 8- هيدروكسي كويينولين (8-HQ) به عنوان بازدارنده خوردگي در هسته ميكروكپسول ها استفاده شد كه مي تواند به عنوان يك شناساگر فلورسنتي نيز عمل كند. شناسايي ميكروكپسول هاي سنتز شده با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM)، آزمون تفرق نور پويا (DLS)، طيف سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه (FTIR)، آزمون توزين حرارتي (TGA) و طيف سنجي نور مريي- فرابنفش (UV-Vis) انجام شد. بررسي كيفي رفتار مقاومت به خوردگي پوشش هاي حاوي ميكروكپسول با استفاده از آزمون مه نمكي انجام شد. تصاوير FE-SEM براي بررسي سطح ميكروكپسول ها مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به تصاوير، شكل ظاهري ميكروكپسول ها در حضور و عدم حضور 8-HQ تفاوت چنداني ندارند و ميكروكپسول هاي سنتز شده، كروي شكل و با اندازه 5-6/0 ميكرومتر هستند. نتايج آزمون DLS، نشان داد كه ميكروكپسول هاي تهيه شده تك پراكنشي هستند و توزيع اندازه ذرات باريكي را دارند. ساختار شيميايي ميكروكپسول ها با استفاده از آزمون FTIR مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمون TGA، شكل گيري ميكروكپسول هاي پلي آنيلين را تاييد كرد. نتايج آزمون UV-Vis نشان داد كه ميكروكپسول هاي پلي آنيلين به عوامل كاهنده و اكسنده حساس هستند و با انجام واكنش هاي كاهش- اكسايش رهايش مي يابند. از آنجا كه ميكروكپسول هاي PANI مي توانند پاسخ كاهش- اكسايشي در برابر محرك هاي الكتريكي يا شيميايي نشان دهند، اين ذرات انتخاب مناسبي براي كاربردهاي ضد خوردگي و خودترميم شوندگي در سامانه هاي فلزي هستند. نتايج آزمون مه نمكي نشان داد كه پوشش اپوكسي حاوي 5 درصد وزني ميكروكپسول، مقاومت به خوردگي بهتري نسبت به پوشش اپوكسي دارد.

In this work, polyaniline (PANI) microcapsules were successfully synthesized by the oxidative polymerization in the direct mini-emulsion method. 8-hydroxyquinoline (8-HQ) was used as a corrosion inhibitor in the core of microcapsules, which can also act as a fluorescent indicator. The synthesized microcapsules were characterized by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Dynamic Light Scattering (DLS), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV–Vis) techniques. The qualitative study of the corrosion resistance behavior of coatings containing microcapsules was performed using the salt spray test. The FE-SEM images were used to study the morphology of the surface of the microcapsules. According to FE-SEM images, the microcapsules with and without 8-HQ were almost identical in appearance, and the diameter of the spherical microcapsules was approximately 0.6-5 µm. The results of the DLS showed that the synthesized microcapsules are monodisperse and have a narrow distribution of particle size. The chemical structure of the microcapsules was investigated using FTIR spectroscopy. The results of the TGA analysis confirmed the formation of polyaniline microcapsules. The UV–Vis spectroscopy showed that polyaniline microcapsules are sensitive to reducing and oxidizing agents and are released by reduction-oxidation reactions. Since PANI microcapsules can exhibit an oxidation-reduction response to electrical or chemical stimuli, these particles could be an appropriate choice to be used in anti-corrosion and self-healing applications in metallic systems. The results of the salt spray test showed that the epoxy coating containing 5 wt.% of the microcapsules, has better corrosion resistance than the epoxy.