اثر زمان فراصوت‌دهي بر سنتز و مقاومت به خوردگي پوشش نانوكامپوزيت اپوكسي-خاك‌رس

Effect of Sonification Time on Synthesis and Corrosion Resistance of Epoxy-Clay Nanocomposite

به‌تازگي پژوهش‌هاي بسياري در زمينه پوشش‌هاي ضدخوردگي نانوكامپوزيتي حاوي پركننده‌هاي معدني انجام شده است. از جمله مهم‌ترين عوامل بررسي شده مي‌توان به نوع روش پليمرشدن، ماتريس و پركننده به‌كار رفته در نانوكامپوزيت اشاره كرد. از اين ميان، نانوكامپوزيت‌هاي پليمر–خاك‌رس بهبود خوبي در بسياري از خواص فيزيكي و مكانيكي پليمرهايي ايجاد مي‌كنند كه در آن‌ها از مقدار كمي پركننده استفاده مي‌شود. در اين پژوهش، نانوكامپوزيت اپوكسي- خاك‌رس از پليمرشدن درجاي ماتريس‌ اپوكسي برپايه بيس فنول A و پركننده خاك‌رس مونت‌موريلونيت (كلويزيت 15A) سنتز شد. از روش فراصوت‌دهي (طي زمان‌هاي مختلف همزدن فراصوتي) براي پراكندن ذرات خاك‌رس با مقادير مختلف (%4-1) در ماتريس استفاده شد. ساختار نانوكامپوزيت اپوكسي-خاك‌رس سنتز شده با روش‌هاي ميكروسكوپي الكتروني پويشي و عبوري و پراش پرتو X مطالعه شد. اندازه متوسط ذرات با استفاده از اندازه‌گيري پراش پرتو X به‌دست آمد. سپس خواص ضدخوردگي پوشش اپوكسي-خاك‌رس ساخته شده طي زمان‌هاي مختلف فراصوت‌دهي روي صفحه‌هاي فولاد كربن به‌كمك روش‌هاي تافل و طيف‌سنجي الكتروشيميايي امپدانس بررسي شد. بدين منظور، صفحه‌هاي فولاد كربن پوشانده شده با اين پوشش طي زمان‌هاي مختلف، در محلول %5/3 سديم كلريد غوطه‌ور شد. نتايج بيانگر اين است كه نانوكامپوزيت حاوي %1 خاك‌رس سنتز شده در زمان فراصوت‌دهي 60min نسبت به ساير كامپوزيت‌هاي تهيه شده داراي اندازه ذرات كوچك‌تر، چگالي جريان خوردگي كمتر و مقاومت بيشتر پوشش در برابر خوردگي است. اين نانوكامپوزيت قابليت ايجاد حفاظت خوبي در برابر خوردگي در محلول سديم كلريد دارد.

In recent years many research works have been carried out on anti-corrosive nanocomposites coatings containing mineral reinforcements. The most important criteria in these attempts are polymerization method and the type of matrix and reinforcement of nanocomposites. In this regard, the physical and mechanical properties of the polymers in which a small amount of filler is used can be improved. In this research, an epoxy-clay nanocomposite was synthesized by in-situ polymerization method using a resin matrix based on bisphenol-A type epoxy and montmorillonite clay (Cloisite(R) 15A). The treatment was used at different ultrasonic stirring times to disperse 1-4 weight percentages of clay particles into the matrix. The structure of synthesized epoxy-clay nanocomposite was studied by scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. The average size of clay particles was determined by X-ray diffraction measurement. Then, anti-corrosion properties of epoxy-clay coatings, prepared under different ultrasonic durations and applied on carbon steel panels, were investigated by Tafel and electrochemical impedance spectroscopy techniques. For this purpose, the carbon steel panels coated with these coatings were immersed in 3.5% sodium chloride solution and tested at different immersion times. The results indicated that a nanocomposite containing 1% clay, synthesized, stirred 60 min ultrasonically, produced smaller particle size, lower corrosion current density and higher coating corrosion resistance than the other composite formulations. This nanocomposite provided superior protection against corrosion in sodium chloride solution.