Self-healing polymeric coatings for corrosion inhibition
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3024
Language
en
Pages
62 + 20
Series
Abstract
Self-healing polymeric coatings have great potential when preventing corrosion. Self-healing can be divided into autonomous and non-autonomous healing. The autonomous self-healing can occur by forming a new polymeric layer with polymeric healing agent or by forming a protective layer with different corrosion inhibitors. The former lasts longer, but the latter is cheaper. Both methods benefit from a carrier for the healing agent. The carrier can either be a capsule type or have a porous structure. With the carrier, the healing can be triggered by a rupture of the capsule containing the healing agent or by local change in pH value caused by corrosion. The pH change can either dissociate the shell of the capsule or activate desorption of the inhibitor from the porous carrier releasing the healing agent. The aim of this work was to discover the benefits and limitations of four different self-healing additives in epoxy and epoxy-polyester hybrid powder coatings. One additive had encapsulated polymeric healing agent and the others had different corrosion inhibitors absorbed in a carrier with a porous structure. The self-healing and corrosion resistance properties were studied with neutral salt spray test, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and optical microscopy. Additive A, which uses capsule type of carrier, increases the manufacturing time of the powder coating since the capsule will suffer damage from the basic powder coating processes, extrusion and grinding, and therefore the additive needs to be dry mixed to the powder coating. On the other hand, this additive contains polymeric healing agent, which should result long-term protection for the metal. However, this additive caused porous structure to the coating followed by poor results from corrosion resistance tests and therefore the studies were finished by this additive. For the three other additives some results were promising, while others were not. Due to inconsistent results the tests did not confirm the benefits of the additives. Therefore, more testing is required.Itsekorjautuvilla polymeeripinnoitteilla on paljon potentiaalia, kun halutaan suojata pintoja korroosiolta. Itsekorjautuvuus voidaan jakaa autonomiseen sekä epäautonomiseen korjautuvuuteen. Autonominen itsekorjautuva pinnoite voi korjata vahingoittuneen kohdan joko luomalla siihen uuden polymeerisen kalvon tai muodostamalla erilaisten korroosioinhibiittoreiden avulla siihen suojaavan kerroksen. Ensin mainittu kestää pidempään, mutta jälkimmäinen on halvempi. Molemmat menetelmät hyötyvät jonkinlaisesta kantajasta korjaaville aineille. Kantaja voi olla tyypiltään joko kapselimainen tai sillä voi olla huokoinen rakenne, johon aine absorboidaan pH muutoksen avulla. Tällöin pinnoitteen korjautumisen laukaisee joko kapselin rikkoutuminen tai korroosion aiheuttama paikallinen pH-arvon muutos. Muutos pH-arvossa voi joko hajottaa kapselin tai aktivoida inhibiittorin desorption huokoisesta kantajasta vapauttaen sen ruostuneelle alueelle. Tämän työn tavoite oli selvittää neljän erilaisen itsekorjautumista edistävän apuaineen hyödyt sekä rajoitukset epoksi ja epoksi-polyesteri hybridi jauhemaaleissa. Yksi apuaine sisälsi kapseloitua polymeeristä korjausainetta ja muut erilaisia korroosioinhibiittoreita absorboituna huokoiseen kantajaan. Itsekorjautumis- ja korroosion ehkäisy -ominaisuuksia tutkittiin neutraalilla suolasumutestillä, Fourier-infrapunaspektroskopialla sekä optisella mikroskoopilla. Tuloksista voitiin päätellä, että kapselityyppisen kantajan omaava apuaine A lisää jauhemaalin tuotantoaikaa, sillä se ei kestä perinteisiä jauhemaalin valmistusvaiheita, ekstrudointia ja jauhatusta, ja siksi se pitää lisätä jälkeenpäin kuivasekoituksena. Toisaalta tämä apuaine muodostaa polymeerisen kalvon vauriokohtaan, jonka tulisi suojata metallia pitkäaikaisesti. Apuaine A aiheutti kuitenkin pinnoitteeseen huokoisuutta, minkä takia se osoitti huonoa korroosion kestoa testeissä ja sen tutkiminen päätettiin lopettaa. Muut kolme apuainetta antoivat sekä hyviä että huonoja tuloksia korroosiotesteissä. Tulosten vaihtelevuuden takia, lisää testejä tulee tehdä, jotta voidaan varmistua kyseisten apuaineiden hyödyistä.Description
Supervisor
Seppälä, JukkaThesis advisor
Jaakkola, OskariPosti, Janne