연강용 부식방지 코팅으로서의 새로운 폴리벤족사진 전구체의 합성, 특성화 및 보호 효율성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5581(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 살리실알데히드(SA)와 n-헥실아민(Hex-NH2)을 첨가하여 2-[(E)-(헥실이미노)메틸]페놀(SA-Hex-SF)을 합성한 후, 수소화붕소나트륨으로 환원시켜 2-[(헥실아미노)메틸]페놀(SA-Hex-NH)을 생성합니다. 마지막으로, SA-Hex-NH는 포름알데히드와 반응하여 벤족사진 단량체(SA-Hex-BZ)를 생성했습니다. 그런 다음 단량체를 210 °C에서 열중합하여 폴리(SA-Hex-BZ)를 생성했습니다. SA-Hex-BZ의 화학적 조성은 FT-IR, 1H 및 13C NMR 분광학을 사용하여 조사되었습니다. 시차 주사 열량계(DSC), 열중량 분석(TGA), 주사 전자 현미경(SEM) 및 X선 회절(XRD)을 각각 사용하여 SA-Hex-의 열 거동, 표면 형태 및 결정성을 조사했습니다. BZ 및 PBZ 폴리머. 연강(MS)은 스프레이 코팅 및 열 경화 기술(MS)을 사용하여 신속하게 제조된 폴리(SA-Hex-BZ)로 코팅되었습니다. 마지막으로, MS의 폴리(SA-Hex-BZ) 코팅을 부식 방지 기능으로 평가하기 위해 전기화학적 테스트를 사용했습니다. 본 연구에 따르면 폴리(SA-Hex-BZ) 코팅은 소수성이며 부식 효율은 ​​91.7%에 달했다.

파괴적인 전문가의 출현을 예상하고 연결된 전류 경계로 작동함으로써 금속 및 강철의 부식을 방지하기 위해 유기 코팅이 자주 사용되었습니다1. 산업 공정 중 연강의 불리한 부식을 방지하기 위한 주요 전략에는 부식에 저항하는 유기 코팅이 포함됩니다. 이는 저항 억제와 접촉을 유지하고 부식성 종의 통과를 방지하는 장벽을 생성한 다음 저렴하고 실용적인 솔루션으로 생각되었습니다2,3. 코팅의 폴리머 네트워크를 통한 이온 전달 및 수분 비율은 코팅의 보호 장벽 특성을 특성화하는 데 자주 사용되었습니다3. 상대적으로 위험도가 높은 PBZ 코팅은 금속 기판에 더 잘 접착될 수 있으며 특정 기능 그룹이 포함되었을 때 부식에 저항할 수 있습니다4,5. 최근 강철 표면은 부식을 억제하기 위해 PBZ 기반 전기 활성 종으로 구성된 보호 수동 산화물 층으로 덮여 있었습니다6,7. 비유하자면, 연강(MS)을 경화성 폴리벤족사진(PBA-ddm)으로 덮으면 코팅되지 않은 MS7에 비해 부식 억제율이 우수하고 부식 속도가 2배 감소했습니다. 폴리벤족사진(PBZ)의 가교 네트워크 구조는 높은 열 안정성, 높은 유리 전이 온도, 높은 탄화수율, 거의 수축이 거의 없을 뿐만 아니라 폴리벤족사진에 많은 바람직한 특성, 뛰어난 기계적 및 절연 특성8,9을 제공하는 분자 내 및 분자간 수소 결합을 포함합니다. 중합, 낮은 표면 자유 에너지 및 높은 수분 흡수. 벤족사진 단량체는 일반적으로 페놀, 1차 아민 및 포름알데히드의 만니히(Mannich) 반응을 통해 생산되었으며, 촉매 없이 열경화로 쉽게 중합할 수 있으며 개환 중합(ROP)에서 부산물을 방출하지 않습니다. 기계적, 화학적, 열적 특성이 우수한 고성능 폴리머에는 PBZ 및 방향족 폴리이미드12가 포함됩니다. 비금속 부식을 줄이기 위해 다양한 방법이 사용되었으며, 그 중 억제제는 가장 간단하고 잘 알려진 것 중 하나였습니다13. 이 단량체와 결과 PBZ의 성능은 벤족사진 단량체에 존재하는 설계 및 기능화의 상당한 수준의 구조적 유연성을 활용하여 향상될 수 있습니다. 이는 이들 단량체의 가능한 용도의 다양성을 증가시켰습니다. 예를 들어, 설폰산 단위가 벤족사진 골격에 삽입되면 생성된 PBZ는 메탄올 기반 연료 전지에서 우수한 내산성과 낮은 메탄올 투과성과 우수한 열 안정성을 나타냈습니다. 그들은 수소막을 위한 좋은 재료였습니다14. 대두(SE)는 황산 매질에서 탄소강의 부식을 억제하는 데 사용되었습니다15. PBZ는 유망한 매트릭스 소재로 밝혀졌으나, 우주환경에서 보다 효율적으로 활용하기 위해서는 원자산소(AO), 자외선(UV), 이온화, 진공자외선(VUV), 및 열주기16,17. 다양한 재료, 특히 폴리머, 염료, 안료 및 반도체 장치가 UV 광선에 의해 저하되었습니다. 고분자 재료는 영구적인 열화를 견뎌내고 결과적으로 특성에 영향을 미칩니다19,20. 제조업체는 고온에서 전자, 내화성 및 초소수성 코팅과 같은 폴리벤족사진 코팅을 사용했습니다21,22,23. 폴리벤족사진의 다양한 용도를 늘리기 위해 실란 기능화 폴리벤족사진 부식 방지 코팅을 강철 표면에 적용했습니다. 부식 전류가 순수한 MS 표면보다 5배 낮기 때문에 이 코팅은 강철의 부식 속도를 효과적으로 감소시켰습니다. MS 표면에서는 비스페놀 A를 기반으로 하는 소수성 폴리벤족사진(PBA-a) 코팅이 생성되었습니다. 연구에 따르면 MS에 대한 PBA-a 코팅은 에폭시 수지 코팅7에 비해 우수한 부식 저항성을 나타냈습니다. P-페닐렌 디아민 벤족사진과 벤족사진을 기반으로 한 상업용 비스페놀 A도 1050 알루미늄 합금의 부식 방지 코팅으로 활용되었습니다25. 최근 연구에서는 식물성 기름을 포함한 바이오 기반 재료로 개발된 PBZ 유도체가 Zn-Mg-Al 합금으로 피복된 강철의 부식을 억제하는 데 효율성이 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 연구를 통해 PBZ가 부식성 환경 물질로 사용될 수 있음이 밝혀졌습니다28. 주쇄형 벤족사진 폴리머(MCBP)라고 불리는 새로운 유형의 PBZ 전구체는 폴리머 백본 내에 가교 가능한 벤족사진 고리를 포함하고 있습니다. 디아민, 비스페놀 A 및 파라포름알데히드를 사용하여 고분자량 PBZ를 합성했습니다. 인성 테스트 결과에 따르면 MCBP로 생산된 고분자량 PBZ 열경화성 수지가 보다 일반적인 저분자량 PBZ로 제조된 열경화성 수지보다 내구성이 더 뛰어납니다. 파라포름알데히드, 디아민 및 비스페놀-F의 이성질체 조합은 MCBP31의 우수한 물리적, 기계적 특성을 생성하는 데 사용되었습니다. 피리미딘 유도체도 산성 환경에서 효과적인 친환경 부식 억제제로 보고되었습니다32. 녹색 부식 억제제로 고유한 탄소 도트를 사용하여 산성 환경에서 부식에 저항하는 연강의 능력을 향상시킵니다. 본 연구에서는 n-헥실 아민과 SA의 Schiff 염기 축합에 이어 나트륨 보로하이드라이드에 의한 Schiff 염기 화합물의 환원과 마지막으로 1,4-디옥산(DO)에서 포름알데히드에 의한 고리 폐쇄를 통해 새로운 벤족사진 단량체(SA-Hex-BZ)를 합성했습니다. ) 100°C에서 [그림. 1], 이는 FTIR 1H 및 13CNMR에 의해 화학 구조가 입증되었습니다. SA-Hex-BZ 및 폴리(SA-Hex-BZ)의 열 안정성, 열 경화 거동 및 표면 형태는 TGA, DSC 및 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 확인되었습니다. MS 표면에 SA-Hex-BZ 단량체를 분사하고 열경화했습니다. 개방 회로 전위(OCP) 결과는 당사의 폴리(SA-Hex-BZ) 코팅이 탁월한 부식 방지 성능을 나타냄을 보여줍니다.