اختصاصی بسپار/ چالش خوردگی و ظهور راه‌حل های گیاه پایه
بسپار/ ایران پلیمر خوردگی هر ساعت به‌طور خاموش پل‌ها، کشتی‌ها، مخازن ذخیره و دارایی‌های صنعتی کارخانه‌ها را فرسایش می‌دهد، با این حال درمان سنتی آن یعنی رنگدانه‌های حاوی فلزات سنگین و آسترهای غنی از حلال اغلب کارگران و زیست‌بوم را در معرض سرب، کرومات شش‌ظرفیتی و حلال‌های با ترکیبات آلی فرّار بالا قرار می‌دهد. با افزایش فشارهای مقرراتی و رشد تقاضا برای محیط‌های کاری سالم‌تر، صنعت پوشش در جست‌وجوی پاسخی در دل شیمی طبیعت است.
فناوری‌های مبتنی بر منابع گیاهی، مولکول‌های زیستی مبنایی هستند که به سطوح فلزی متصل شده و بدون تحمیل پیامدهای سمی، حملات اکسیژن و آب را مسدود می‌کنند. کاوش کنید که چگونه افزودنی‌های گیاهی، حفاظت در برابر خوردگی را بازآفرینی می‌کنند، چرا این گذار اهمیت دارد و بازار به چه سمتی در حال حرکت است.
از پارکینگ‌های بتنی پوسته‌پوسته‌شده و میلگردهای زنگ‌زده گرفته تا سکوهای فراساحلی که در اثر پاشش کلرید دچار حفره‌زایی شده‌اند، خوردگی سالانه حدود ۳ تا ۴ درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی را به خود اختصاص می‌دهد. مصرف‌کنندگان بزرگ صنایع دریایی، نفت و گاز، و خمیر و کاغذ از دیرباز به آسترهای کروماتی و اپوکسی‌های پخت‌شونده با آمین متکی بوده‌اند.
در طول دهه گذشته، پژوهشگران غربالگری عصاره‌های گیاهیِ غنی از آلکالوئیدها، تانن‌ها، فلاونوئیدها و پلی‌ساکاریدها را آغاز کرده‌اند. آزمون‌های آنان نشان می‌دهد که ترکیبات حاصل از پوست پرتقال، برگ حنا و چای سبز می‌توانند بر سطح فولاد جذب شده و میزان خوردگی را دست‌کم تا ۸۰ درصد کاهش دهند. تاکنون بیش از ۳۰۰ گونه گیاهی به‌عنوان بازدارنده‌های سبز خوردگی مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.
تولیدکنندگان این عصاره‌ها را با پیونده‌های اپوکسی و پلی‌یورتان آب پایه ترکیب کردند تا پوشش‌های زیست پایه ی امروزی را ایجاد کنند. نقطه عطف زمانی فرا رسید که شرکت‌های چندملیتی برای درج برچسب «صفر آلاینده‌های خطرناک هوا» در مشخصات فنی پوشرنگ‌های زیرساختی تلاش خود را آغاز کردند. تا سال ۲۰۲۳، گزارش‌ها ارزش بخش جهانی بازدارنده‌های خوردگی شامل حوزه‌های تصفیه آب و ترکیبات آلی را حدود 5/8 میلیارد دلار برآورد کرده و پیش‌بینی می‌کنند این بازار تا سال ۲۰۳۱ به 6/11 میلیارد دلار برسد.
این رشد صرفاً به معنای رفع تکلیف مقرراتی نیست. در شورابه‌های میادین نفتی، افزودنی‌های گیاهی نوسانات گسترده pH را تحمل می‌کنند و در مخازن آب آشامیدنی، نیاز به اصلاح سطح با کرومات را برطرف می‌سازند. در لایه‌های نهایی پوشش‌های دریایی نیز به‌عنوان پایدارکننده‌های فرابنفش عمل می‌کنند. چنین هم‌افزایی‌هایی گذار از پروژه‌های آزمایشی به استقرار پوشش‌های زیست‌پایه در سبد محصولات اصلی را تسریع می‌کند.
مزایای افزودنی‌های گیاه پایه
شیمی منشأگرفته از گیاهان، در دنیای واقعی، به ارزش تبدیل می‌شود. در ادامه، پنج مزیت ارائه شده است که به‌طور مستمر کفه ترازو را به سود افزودنی‌های زیست‌پایه سنگین می‌کند:
۱) لایه سدّی ذاتی
پلی‌فنول‌ها و قندهای طبیعی با فلز پیوند برقرار کرده و هم‌زمان با رزین پوشرنگ اتصال می‌یابند و پوششی متراکم ایجاد می‌کنند که از نفوذ آب و اکسیژن جلوگیری می‌کند. این فیلم در برابر مه‌نمکی و شرایط آب‌وهوایی ساحلی، عملکردی برتر از بسیاری از اجزای حلال‌پایه نشان می‌دهد؛ بدین معنا که قطعات برای مدت طولانی‌تری عاری از زنگ‌زدگی باقی مانده و براقیت خود را حفظ می‌کنند.
2) ایمن برای کارگران و محیط زیست
از آنجا که این افزودنی‌ها از محصولات غذایی یا ضایعات کشاورزی تهیه می‌شوند، غیرسمی و زیست‌تجزیه‌پذیر هستند. تیم‌های اجرایی با هشدارهای مواد خطرناک کمتری مواجه می‌شوند و دفع مواد مصرف‌شده در عملیات شن‌پاشی ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
3) تأمین محلی پایدار
عصاره‌های به‌دست‌آمده از تفاله نیشکر، پوست پرتقال یا ضایعات جنگلداری را می‌توان به‌صورت محلی تأمین کرد بدین ترتیب پیمانکاران تحت تأثیر نوسانات قیمت مواد معدنی مانند کرومات روی قرار نمی‌گیرند.
4) هوای پاک‌تر هنگام اجرا
مولکول‌های گیاهی به‌راحتی در پیونده‌هایی با سختی بالا یا آب پایه حل می‌شوند و به فرمول‌سازان امکان می‌دهند سطح ترکیبات آلی فرّار را پایین نگه دارند. این امر باعث کاهش بوی حلال در فضاهای بسته و تسهیل رعایت دستورالعمل‌های «بدون آلاینده خطرناک هوا» در پروژه‌های عمومی می‌گردد.
5) خودترمیمی خراش‌های کوچک
برخی قندها و ترکیبات گیاهی پیوندهای ضعیفی تشکیل می‌دهند که می‌شکنند و دوباره بازسازی می‌شوند. اگر پوشش دچار خراش شود، رطوبت این پیوندها را فعال کرده و باعث بازسازی آن‌ها روی خراش‌های سطحی می‌شود و بدین ترتیب فاصله بین تعمیرات و ترمیم‌ها افزایش می‌یابد.
کاربردهای افزودنی‌های گیاه پایه
فولاد هنگام زنگ‌زدگی به رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز درمی‌آید، اما بسیاری از سازه‌های روزمره از فلزاتی استفاده می‌کنند که حاوی آهن نیستند، مانند آلومینیوم، برنج و روی. با این حال، این مواد غیرآهنی نیز می‌توانند دچار خوردگی شوند، زیرا پاشش نمک، پاک‌کننده‌های با pH بالا و مواد شیمیایی سطح آن‌ها را به‌تدریج حفره‌دار می‌کند، به‌ویژه پس از شکستن لایه اکسید طبیعی. افزودنی‌های گیاه پایه تفاوت ایجاد می‌کنند زیرا همان مولکول‌هایی که به آهن می‌چسبند، به‌طور محکم به آلومینیوم و مس نیز متصل می‌شوند و سپری نامرئی اما مقاوم ایجاد می‌کنند.
ادامه دارد …
مترجم: مهندس فرشته شیخ الاسلام زاده، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی رنگ، پژوهشگاه رنگ
متن کامل این مقاله را در شماره 287 دو ماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در نیمه شهریورماه 1405 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.
