سنتز میکروکپسول‌های پلی‌آنیلین حساس به واکنش کاهش- اکسایش محتوی بازدارنده ۸- هیدروکسی کوئینولین به‌منظور حفاظت پوشش‌ها در برابر خوردگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

/amnc.2020.9.34.6

چکیده

در پژوهش حاضر میکروکپسول‌های پلی‌آنیلین به روش پلیمریزاسیون اکسیداسیونی آنیلین در مینی‌امولسیون مستقیم تهیه شدند. از 8- هیدروکسی کوئینولین (8-HQ) به‌عنوان بازدارنده خوردگی در هسته میکروکپسول‌ها استفاده شد که می‌تواند به‌عنوان یک شناساگر فلورسنتی نیز عمل کند. شناسایی میکروکپسول‌های سنتز شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، آزمون تفرق نور پویا (DLS)، طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR)، آزمون توزین حرارتی (TGA) و طیف‌سنجی نور مرئی- فرابنفش (UV-Vis) انجام شد. بررسی کیفی رفتار مقاومت به خوردگی پوشش‌های حاوی میکروکپسول با استفاده از آزمون مه نمکی انجام شد. تصاویر FE-SEM برای بررسی سطح میکروکپسول‌ها مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به تصاویر، شکل ظاهری میکروکپسول‌ها در حضور و عدم حضور 8-HQ تفاوت چندانی ندارند و میکروکپسول‌های سنتز شده، کروی شکل و با اندازه ۵-6/0 میکرومتر هستند. نتایج آزمون DLS، نشان داد که میکروکپسول‌های تهیه شده تک پراکنشی هستند و توزیع اندازه ذرات باریکی را دارند. ساختار شیمیایی میکروکپسول‌ها با استفاده از آزمون FTIR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون TGA، شکل‌گیری میکروکپسول‌های پلی‌آنیلین را تأیید کرد. نتایج آزمون UV-Vis نشان داد که میکروکپسول‌های پلی‌آنیلین به عوامل کاهنده و اکسنده حساس هستند و با انجام واکنش‌های کاهش- اکسایش رهایش می‌یابند. از آنجا که میکروکپسول‌های PANI می‌توانند پاسخ کاهش- اکسایشی در برابر محرک‌های الکتریکی یا شیمیایی نشان دهند، این ذرات انتخاب مناسبی برای کاربردهای ضد خوردگی و خودترمیم شوندگی در سامانه‌های فلزی هستند. نتایج آزمون مه نمکی نشان داد که پوشش اپوکسی حاوی ۵ درصد وزنی میکروکپسول، مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به پوشش اپوکسی دارد.

کلیدواژه‌ها


 [1] Revie, R.W., Corrosion and corrosion control: an
introduction to corrosion science and engineering.
2008: John Wiley & Sons.
[2] Nazeer, A.A. and M. Madkour, Potential use of
smart coatings for corrosion protection of metals and
alloys: A review. Journal of Molecular Liquids, 2018.
253: p. 11-22.
[3] Hong, Y., et al., Preparation of porous polylactide
microspheres by emulsion‐solvent evaporation based
on solution induced phase separation. Polymers for
advanced technologies, 2005. 16(8): p. 622-627.
[4] Behzadi, S., Advanced polymer nanocapsules
with enhanced capabilities for controlled-release of
payloads. 2016, Johannes Gutenberg-Universität
Mainz.
[5] Saito, N., Y. Kagari, and M. Okubo, Effect of
colloidal stabilizer on the shape of polystyrene/poly
(methyl methacrylate) composite particles prepared
in aqueous medium by the solvent evaporation method. Langmuir, 2006. 22(22): p. 9397-9402.
[6] Okubo, M., et al., Incorporation of nonionic emulsifiers inside particles in emulsion polymerization:
Mechanism and methods of suppression. Langmuir,
2006. 22(21): p. 8727-8731.
[7] Crespy, D. and K. Landfester, Miniemulsion polymerization as a versatile tool for the synthesis of
functionalized polymers. Beilstein journal of organic
chemistry, 2010. 6(1): p. 1132-1148.
[8] Binder, W.H., Self-healing polymers: from principles to applications. 2013: John Wiley & Sons.
[9] Leal, D.A., et al., Smart coating based on double
stimuli-responsive microcapsules containing linseed
oil and benzotriazole for active corrosion protection.
Corrosion Science, 2018. 130: p. 56-63.
[10] Zheng, T. and S. Pilla, Encapsulation of hydrophilic payload by PU-PMF capsule: Effect of
melamine-formaldehyde pre-polymer content, pH
and temperature on capsule morphology. Colloids
and Surfaces A: Physicochemical and Engineering
Aspects, 2018. 542: p. 59-67.
[11] Tavandashti, N.P., et al., pH responsive Ce (III)
loaded polyaniline nanofibers for self-healing corrosion protection of AA2024-T3. Progress in Organic Coatings, 2016. 99: p. 197-209.
[12] Gracia, R. and D. Mecerreyes, Polymers with redox properties: materials for batteries, biosensors and
more. Polymer Chemistry, 2013. 4(7): p. 2206-2214.
[13] Bhadra, S., et al., Progress in preparation, processing and applications of polyaniline. Progress in
polymer science, 2009. 34(8): p. 783-810.
[14] Jaymand, M., Recent progress in chemical modification of polyaniline. Progress in Polymer Science,
2013. 38(9): p. 1287-1306.
[15] Sapurina, I. and J. Stejskal, The mechanism of
the oxidative polymerization of aniline and the formation of supramolecular polyaniline structures.
Polymer International, 2008. 57(12): p. 1295-1325.
[16] Wessling, B., Scientific and commercial breakthrough for organic metals. Synthetic metals, 1997.
85(1-3): p. 1313-1318.
[17] Tian, Z., et al., Recent progress in the preparation of polyaniline nanostructures and their applications in anticorrosive coatings. RSC Advances, 2014.
4(54): p. 28195-28208.
[18] Lv, L.-P., et al., Redox responsive release of
hydrophobic self-healing agents from polyaniline
capsules. Journal of the American Chemical Society,
2013. 135(38): p. 14198-14205.
[19] Lv, L. P., Stimuli-responsive materials for selfhealing in corrosion protection, PhD thesis, Johannes
Gutenberg-Universität Mainz, Germany, 2014.
[20] Behzadnasab, M., et al., Preparation and characterization of linseed oil-filled urea–formaldehyde
microcapsules and their effect on mechanical properties of an epoxy-based coating. Colloids and Surfaces
A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014.
457: p. 16-26.
[21] Nobbmann, U., et al., Dynamic light scattering
as a relative tool for assessing the molecular integrity
and stability of monoclonal antibodies. Biotechnology and Genetic Engineering Reviews, 2007. 24(1):
p. 117-128.
[22] Tavandashti, N.P., et al., Inhibitor-loaded conducting polymer capsules for active corrosion protection of coating defects. Corrosion Science, 2016. 112:
p. 138-149.
[23] Yu, Y., et al., Full view of single-molecule force
spectroscopy of polyaniline in oxidized, reduced,
and doped states. Langmuir, 2009. 25(17): p. 10002-
10006.
[24] Vimalanandan, A., et al., Redox‐responsive self‐
healing for corrosion protection. Advanced Materials,
2013. 25(48): p. 6980-6984.
[25] Zhang, Y.-S., et al., Oxidation- reduction reaction driven approach for hydrothermal synthesis of
polyaniline hollow spheres with controllable size and
shell thickness. The Journal of Physical Chemistry C,
2009. 113(20): p. 8588-8594.
[26] Balaskas, A., et al., Improvement of anti-corrosive properties of epoxy-coated AA 2024-T3 with
TiO2 nanocontainers loaded with 8-hydroxyquinoline. Progress in Organic Coatings, 2012. 74(3): p.
418-426.
[27] Cui, J., et al., A long-term stable and environmental friendly self-healing coating with polyaniline/
sodium alginate microcapsule structure for corrosion
protection of water-delivery pipelines. Chemical Engineering Journal, 2019. 358: p. 379-388.
[28] Mohammadloo, H.E., S. Mirabedini, and H.
Pezeshk-Fallah, Microencapsulation of quinoline and
cerium based inhibitors for smart coating application: Anti-corrosion, morphology and adhesion study.
Progress in Organic Coatings, 2019. 137: p. 105339.
[29] Roshan, S., A.A.S. Dariani, and J. Mokhtari,
Monitoring underlying epoxy-coated St-37 corrosion
via 8-hydroxyquinoline as a fluorescent indicator.
Applied Surface Science, 2018. 440: p. 880-888.