اختصاصی بسپار/ ساز وکارهای خود ترمیم شوندگی در پوشش های محافظ
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر خسارات مالی، زیست محیطی و ایمنی ناشی از خوردگی همیشه یکی از دغدغه های بشر بوده است. مطالعات اخیر کل هزینه سالانه خوردگی در چین را بیش از 310 میلیارد دلار تخمین زده است. اگر همین درصد برای اقتصاد جهانی اعمال شود، کل هزینه خوردگی در سراسر جهان به حدود 2.5 تریلیون دلار در سال می رسد. در میان اقدامات انجام شده به منظور کاهش خوردگی، پوشش های محافظ آلی بیش ترین استفاده را دارند و هزینه آن ها دو سوم کل هزینه های ضد خوردگی را تشکیل می دهد.
پوشش های خود ترمیم شونده، سیستم هایی با قابلیت تعمیر خسارت های فیزیکی یا بازیابی نقش عملکردی خود هستند. در این مقاله به بررسی مفهوم، مزایا و محدودیت های مربوط به سازوکارهای خود ترمیم شوندگی خودكار و غیر خودكار در پوشش های بسپاری محافظ مورد استفاده در اهداف ضد خوردگی می پردازیم. سازوکارهای ترمیم شوندگی خودكار اغلب به دو صورت: توسط عوامل ترمیم کننده قابل بسپارش یا بازدارند های خوردگی در ماتریس پوشش هستند.
در سازوکارهای غیر خودكار، ترمیم شوندگی توسط حرارت دهی خارجی یا محرک نوری که محرک واکنش های شیمیایی یا تغییر حالت های فیزیکی برای تشکیل پیوند یا جابجایی زنجیر مولکولی است، انجام می شود[1].
2- ساز و کارهای ترمیم شوندگی خودكار
سیستم های ترمیم شونده خودكار، این قابلیت را دارند که به طور خودكار و بدون مداخله عوامل خارجی خود را ترمیم کنند. یک روش برای دستیابی به ترمیم شوندگی خودكار، قرار دادن عوامل ترمیم کننده قابل بسپار شدن در پوشش است. در بسیاری از موارد این عوامل ترمیم کننده در میکروکپسول ها ذخیره می شوند، هنگامیکه پوشش دچار شکستگی می گردد، کپسول ها در پاسخ به ضربه مکانیکی تخریب می شوند و عامل ترمیم کننده آزاد می شود و برای تشکیل یک فیلم محافظ و فراهم کردن خواص محافظت کنندگی پوشش، بسپاری می شوند [1].
روشی دیگر برای دستیابی به ترمیم شوندگی خودكار، بازدارنده های خوردگی هستند که می توانند به داخل نقص ایجاد شده در پوشش تراوش کنند و مانع از واکنش های الکتروشیمیایی در معرض بستر فلزی شود. به بیان دقیق تر این روش نیازمند تعامل با محیط است که عوامل محرک مانند آب، اکسیژن، یون ها و .. به راحتی در محل خسارت خوردگی پوشش در دسترس باشد [1].
1-2- خود ترمیم شوندگی بر پایه اثر پرکنندگی نقص ایجاد شده
در این سازوکار یک خسارت مکانیکی، نقص هایی را در پوشش ایجاد می کند و به دنبال آن مواد ترمیم کننده ذخیره شده قابل بسپارش آزاد می شود و از طریق واکنش با کاتالیزور موجود در پوشش و یا رطوبت و اکسیژن موجود در محیط، فیلمی با مقاومت و ضخامت معین برای پر کردن نقص پوشش و حفظ خواص سد کنندگی پوشش تشکیل می دهد (شکل 1). کپسوله کردن مناسب این ماده ترمیم کننده برای طولانی کردن عمر واکنش پذیری این مواد و حداقل کردن واکنش آن ها با توده مواد پوششی ضروری است. کپسوله کردن هر دو جزء ترمیم کننده و کاتالیزور، منجر به محافظت آنها از واکنش می شود اما باعث افزایش واکنش های آن ها در محل آسیب می شود[1].
به منظور ایجاد اتصال مجدد در فصل مشترک ترک خوردگی، عامل ترمیم کننده خارج شده از کپسول های شکسته شده باید دارای ترکیب شیمیایی و مقاومت مکانیکی سازگار با توده پوشش و سطح بستر فلزی باشد. اپوکسی ها به دلیل خواص عالی از جمله چسبندگی و استحکام بالا و کاربرد گسترده در پوشش ها بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پوشش ها از میکروکپسول هایی حاوی اپوکسی یا عامل پخت آمینی استفاده می شود که در زمان ایجاد خسارت در پوشش و تخریب میکروکپسول ها، اپوکسی با عامل پخت وارد واکنش می شود و با ایجاد پوشش در محل آسیب، خواص سد کنندگی و محافظت کنندگی برای فلز را فراهم میکند. یک محدودیت در مورد استفاده از ترمیم کننده های دو جزئی پراکندگی غیر یکنواخت میکروکپسول ها در پوشش است. بنابراین استفاده از عوامل ترمیم کننده بدون نیاز به کاتالیزور و یا جزء دوم مورد نیاز است. دو پیشنهاد برای عوامل ترمیم کننده تک جزئی ایزوسیانات های مایع و سیلان ها است. از آنجا که هر دو گونه با آب واکنش نشان می دهند، دارای مزایای منحصر به فردی برای کاربردهای حفاظت در برابر خوردگی هستند. میکروکپسول های حاوی ایزوفورن دی ایزوسیانات (IPDI))، هگزامتیلن دی ایزوسیانات (HDI) و یک تریمر دی ایزوسیانات هگزامتیلن با سمیت کمتر به عنوان عامل ترمیم کننده تک جزئی مورد استفاده قرار می گیرند. رطوبت محیط باعث تورم و ترک خوردن میکروکپسولهای موجود در سطح مشترک خراش/ پوشش می شود و همزمان بسپارش ایزوسیانات ها باعث پر شدن خراش ایجاد شده می شود. یک مسئله مهم در مورد این دسته از عوامل ترمیم کننده واکنش دهنده با آب، طول عمر محدود توانایی آن ها در خاصیت ترمیم کنندگی است. در شرایط سرویس دهی رطوبت موجود در هوا به طور ناخواسته به پوشش سالم نفوذ می کند و با عوامل ترمیم کننده وارد واکنش می شود، در نتیجه توانایی پوشش برای ترمیم کنندگی در صورت بروز آسیب کاهش می یابد. برای حل این مشکل در تحقیقی عامل ترمیم کننده 4و4ˋ متیلن بیس(سیکلوهگزیل ایزوسیانات) (HMDI) با استفاده از میکروکپسول های دو جداره شامل یک جداره داخلی تولید شده از واکنش تترااتیلن پنتامین TEPA با ایزوسیانات و یک پلی اوره فرمالدهید (PUF) خارجی کپسوله شد. گرچه ضخامت جداره تنها 1.5 میکرومتر بود اما این میکروکپسول ها مقاومت به آب و کارایی ضد خوردگی طولانی مدت بیشتری را نشان دادند[1].
مهندس مریم علی اکبری/ شرکت رزینفام
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 241 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان آبان ماه 1401 منتشر شده است می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
