Χαρακτηρισμός πολυμερικών επιστρώσεων με νανοπεριέκτες σε μέταλλα για την προστασία τους από διάβρωση σε θαλάσσιο περιβάλλον

Abstract

Organically modified silicate (ORMOSIL) – epoxy coatings were formed on aluminiumalloy 2024-T3 and Hot Dip Galvanized Steel (HDGS) in order to protect the substrates fromcorrosion. In order to enhance the anticorrosive properties of the coatings, organic and inorganiccorrosion inhibitors were incorporated into the polymer matrix cerium molybdate (CeMo),titanium oxide (TiO2) nanocontainers and organic pH-sensitive containers loaded with 1Hbenzotriazole-4-sulfonicacid (1-BSA), 2-mercaptobenzothiazole (MBT) and H2TiF6.The ORMOSIL – epoxy coatings were deposited via the dip-coating process. Themorphology of the coatings was examined by Scanning Electron Microscopy (SEM). Theircomposition and structure were investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)and Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX). Electrochemical impedance spectroscopy(EIS), dc polarization and Open Circuit Potential (OCP) measurements were used in order toevaluate the anticorrosive properties of the coatings. The results showed coatings with loadednanocontainers presented advanced anticorrosive properties comparatively to all the othercoatings exhibiting self-healing properities.Finally, copper oxide nanospheres (Cu2O) were successfully synthesised andcharacterized. The resulted containers are characterized by SEM, TEM and XRD. Subsequently,the nanospheres were loaded with biocides and were incorporated into epoxy coatings andcommercial coatings and their action as antifouling agents was studied. The results showed thatcoatings with loaded Cu2O nanospheres had better antifouling effect than commercial coatingswith biocides after exposure in marine environment.

Υβριδικές επιστρώσεις οργανικά τροποποιημένων πυριτικών ενώσεων και εποξειδικώνρητινών (Organically Modified Silicates, ORMOSILs – epoxy) εφαρμόστηκαν στο κράμααργιλίου 2024-Τ3 και σε γαλβανισμένο χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες (Hot Dip GalvanizedSteel, HDGS) προκειμένου αυτές να προστατεύσουν τα υποστρώματα από τη διάβρωση. Για τηνβελτίωση της αντοχής των επιστρώσεων στην διάβρωση ενσωματώθηκαν στην πολυμερικήμήτρα νανοπεριέκτες από μολυβδαινικό δημήτριο (CeMo) και οξείδιο του τιτανίου (TiO2),καθώς και pH-ευαίσθητα οργανικά νανοδοχεία πληρωμένα με τους αναστολείς διάβρωσης 2-μερκαπτοβενζοθειαζόλιο, 8-υδροξυκινολίνη, 1H-βενζοτριαζολο-4-σουλφονικό οξύ καιεξαφλουοροτιτανικό οξύ.Οι υβριδικές επιστρώσεις εφαρμόστηκαν στο υπόστρωμα με τη διαδικασία εμβάπτισης.Η μορφολογία των επιστρώσεων εξετάστηκε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (ScanningElectron Microscopy (SEM)). Η σύνθεση και η δομή τους μελετήθηκε με υπέρυθρηΦασματοσκοπία μετασχηματισμού Fourier (FT-IR) και με μικροανάλυση με φθορισμομετρίαακτίνων Χ (Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX)). H ηλεκτροχημική φασματοσκοπίασύνθετης αντίστασης (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS), η dc-πόλωση (dcpolarization)και η μέτριση ανοικτού δυναμικού (open circuit potential, OCP) χρησιμοποιήθηκανγια την αξιολόγηση των αντι-διαβρωτικών ιδιοτήτων των επιστρώσεων. Τα αποτελέσματαέδειξαν ότι οι επιστρώσεις με πληρωμένα νανοδοχεία έχουν αυξημένες αντιδιαβρωτικέςιδιότητες συγκριτικά με τις υπόλοιπες επιστρώσεις εμφανίζοντας και ιδιότητες αυτο-θεραπείας.Τέλος, συντέθηκαν νανόσφαιρες οξειδίου του χαλκού (Cu2O), οι οποίεςχαρακτηρίστηκαν με SEM, ηλεκτρονική μικροσκοπία διερχόμενης δέσμης (ΤransmissionΕlectron Μicroscopy (TEM)) και περίθλαση ακτίνων Χ (X ray Diffraction (XRD)). Οινανόσφαιρες στη συνέχεια πληρώθηκαν με ουσίες που δρουν ως βιοκτόνα και ενσωματώθηκανσε βαφές εμπορίου και σε επιστρώσεις βασισμένες σε εποξειδικές ενώσεις και μελετήθηκε ηδράση τους ως αντιαποθετικά αντιδραστήρια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι επιστρώσεις μεπληρωμένες νανόσφαιρες Cu2O είχαν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα σε σύγκριση με τιςβαφές εμπορίου με βιοκτόνα μετά από έκθεση σε θαλάσσιο περιβάλλον.