镀锌钢甲状腺素粘土粘土 - 基于环氧涂层的屏障腐蚀性能

抽象的

环氧聚合物是一种漂亮的阻挡腐蚀保护涂层，用Metakaolin粘土加强，一种环保型无机填料，以增强水中的阻挡腐蚀保护性能和镀锌钢板上的酸性环境。各种比例0,1,3,5和7重量％。偏塔洛林填料的％与Kadilux环氧树脂有本质上混合，并根据ASTM G31的热稳定性，吸水，以及根据ASTM D-570标准的酸浸泡。增强涂层最小化了孔径和密度，较低的吸水性，尤其是7重量％的填料。薄膜的热稳定性提高超过5重量％。填料组合物的％。

1.介绍

腐蚀是汽车，甘蔗产业，海事，石化和航空航天等许多行业的内在问题。为了保护金属基板，已经建立了许多方法，例如屏障保护，阳极保护和阴极保护[1-4.]。尽管目前可以获得大量先进的腐蚀保护方法，但目前可以获得阴极保护，阳极保护和抑制腐蚀过程的合金，但是屏障腐蚀保护涂层是强制性的。在许多聚合物涂层中，环氧涂层对金属基材具有很强的粘附能力和优异的金属性。当浸入水性环境和高湿度条件下，大多数聚合物倾向于吸收一定量的水分子[5.]。环氧树脂倾向于在固化过程中吸收极性水分子，也可以在环氧系统中的特定极性基团上吸收极性水分子[6.]。这种水分分子有助于腐蚀，也有助于涂层[7.]。被吸收的水分子可以引起各种形式的腐蚀，如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和选择性浸出。

双工系统，在热浸镀锌钢上的涂装或粉末涂层，减慢了锌涂层的快速劣化。环氧涂料或涂层，广泛用于其优异的机械和热性能，因此由于孔网络形成而交叉连接，作为水和腐蚀性物种的路径。这些缺陷（孔网络）导致通过涂层扩散并攻击金属基板的离子[8.]。利用二氧化钛等纳米粒子提高涂层的耐蚀性的报道很多₂［9.]，Zno [10.]，SiO.₂［11.]和Zro₂［12.]。填料等石墨烯，纳米粘土，氧化锌（ZnO），蒙脱石和硫化钼（MOS₂)增加了腐蚀液在涂层下的扩散路径，进一步抑制了金属的腐蚀反应。为了有效的防腐，需要高密度、高交联、较厚和自愈合涂层的屏障涂层[13.]。预期金属氧化物填料在聚合物基质中改善机械，化学和热性能[14.]。在各种填料中，粘土填料以经济价格大量提供。

粘土矿物可以形成分层结构，两种，三个或四片四面体二氧化硅[SiO_4.］^{4 -}或八面体氧化铝[alo_3.(哦)_3.］_6.。高岭土是一种带化学式Al的粘土矿物质₂如果₂O._5.(哦)_4.，分层和电子中性（不带电）材料。主要是在埃塞俄比亚的Bombowha和Kombolcha地区发现[15.也通常是花岗岩和伟晶岩的副产品。在这项研究中，两者都是高岭土铝₂如果₂O._5.(哦)_4.和咪达喀林人₂O._3..2SIO.₂通过高岭土（550-850℃）的热处理获得。

在该研究中，高岭土材料，甲霉素（MK）和改性粘土颗粒用作环氧基质中的填料，并研究了它们的酸性阻力，吸水，孔径和热性能。

2.材料和方法

2.1。使用的材料

Kadilux环氧树脂是一种两部分环氧树脂，由作为固化剂的主硬化剂和环氧树脂组成，由埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴的卡迪斯科涂料和粘合剂工业有限公司(亚洲涂料集团)生产。高岭土来自Jimma Science and Technology University, MK粘土由高岭土在高温箱式炉中600℃加热3小时制得，镀锌钢板由Adama sheet and steel factory制造。镀锌钢被切成尺寸为  cm using a steel cutter. Liquid silicone rubber was used to make molds.

2.2。使用的设备和表征

研磨机（RRH-A350），一种高速多功能普通话器，具有砂浆速度28000 r / min和研磨50-300目尺寸的程度，用于将高岭土粘土材料研磨成细碎片。强制对流干燥烘箱用于干燥湿样品，温度范围为室温至300℃。Jeio​​tech UC-20的超声频率（高达40 kHz）超声波仪用于分散聚合物基质中的填充物，并且还用于破坏分子间相互作用。

光学显微镜（HUVITZ HR-300系列;倍率：X50）用于检查样品和涂层的形态。Shimadzu Maxima_X XRD-7000 X射线衍射仪用于研究和识别结晶相，Cu靶（40 kV电压; 30 mA电流），散射狭缝1°，散射狭缝1°，接收狭缝0.3mm和驱动轴2θ.，扫描范围10-80°，扫描速度3°/min，采样间距0.02°。

2.2.1。酸浸渍试验

硫酸是金属最具破坏性的酸之一，并且取决于其浓度和形成方式，它可能导致与其接触的金属结构造成严重的降解和损坏。该动作的速率取决于孔隙率和孔结构等因素，最重要的是硫酸的pH和浓度。在这项工作中，耐腐蚀性数据涉及根据ASTM G31在室温下浸入2％硫酸溶液中的各种涂层钢材的耐腐蚀性[16.]。

2.2.2。吸水试验

然而，聚合物段之间的氢键被吸收到聚合物网络中的任何水破坏。水具有比网络功能中心更高的电子密度，并且这种氢键的破坏可以溶胀并塑化聚合物。基于ASTM D-570进行吸水试验。将样品切割，清洁，并在室温下浸入蒸馏水之前称重。一段时间后，将样品从水中除去，并且表面擦去并立即称重。注意到浸渍前后的重量之间的差异。每24小时重复该过程，直到它达到饱和水平。基于表达测定吸水百分比。 其中“湿重”和“干重”是在浸没后和之前样品的最终和初始重量。

2.3。实验程序

2.3.1。降低高岭土粘土杂质的样品制剂

通过RRH-A350高速多功能粉碎机研磨接收的高鼠粘土，速度为28000 r / min。研磨后，将粉末筛分为45 μ.M筛，让高岭土粘土 μ.m.进行了两种处理过程:(1)去除高岭土中的水分或含水量并在600°C下热处理3小时;(2)去除高岭土中存在的水分的热处理。高岭土先用蒸馏水净化，将5克粘土分散到100毫升水中，磁搅拌1小时，然后将溶液留2小时，以沉淀石英、铁等重组分和杂质。净化后，用滤纸滗析溶液，然后在烤箱中干燥。制备粉末样品后，进行了x射线表征。

高岭土粘土粉末在水中洗涤并多次干燥，以除去石英和铁等杂质。在纯化过程中，在蒸馏水中搅拌高岭土粘土，杂质在磁珠上附聚或吸附，如图所示1。纯化前后高岭土粘土的照片图像如图所示2(一个)和2（b）。原始高岭土和MK粘土的光学图像如图所示3（a）和3（b）。

2．3．2．高岭土与偏高岭土(MK)吸水率的差异

为了确定环氧树脂/高岭土粘土和环氧/ MK粘土复合材料的吸水能力，将复合材料浸入蒸馏水中3天。通过在600℃下加热高岭土粘土3小时，进行高岭土转化为甲酸盐蛋白（MK）。通过称重50g树脂并在60℃下加热10分钟以减少树脂的粘度，制备环氧复合材料。然后，加入MK粘土并通过使用磁力搅拌15分钟，然后加入10分钟的超声，然后加入硬化剂并混合10分钟，将制备的复合材料倒入硅模，然后固化7天（360h）。

在（1,2,3,4,12,16,24,48和72h）浸渍之前和之后测量样品的重量，并且根据等式计算体重增加（1）。

2.3.3。用于研究ePOXY / MK复合材料的剥离和腐蚀性的样品制剂

将环氧树脂在60℃下预热以降低粘度，使得添加的MK粘土更容易分散，并且通过使用磁力搅拌器进行该步骤。0,1,3,5和7重量％。将％填料分别在不同的容器中分别加入50份环氧树脂，并通过磁力搅拌器混合，速度为400rpm，20分钟。这种速度辅助粘土分解成小颗粒，并有助于增加粘土/环氧树脂界面;然后，为了增加复合材料的均匀性，完成10分钟的超声。然后将混合物加入25g主要树脂固化剂（基于工厂规格数据表的硬化剂2：1与硬化剂的比例）加入并使用磁力搅拌器混合10分钟。然后将得到的聚合物复合物倒入硅模具，原始环氧聚合物中，而不加入填料，也可作为参考样品制备。对于耐酸腐蚀测试目的，通过将镀锌钢板浸入制备的复合材料中来制备样品。

用丙酮和双蒸馏水洗涤钢样品;将它们浸入乙醇溶液中1小时进行水解。最后，将样品在100℃下干燥20分钟，然后浸入环氧/填料组合物中5秒。将所有样品在室温下固化7天。根据Kadisco Paint Factory规范数据表进行了环氧固化程序。涂层前的样品厚度为0.28mm，并且在涂覆总厚度后，它变成了  mm. The sample specifications are shown in Table1。

聚合物复合材料中的光学透明度受填料的粒度的限制，因为如果填料足够大以散射入射光，则复合材料根据散射光的量变为半透明或不透明。根据该研究，复合样品是不透明的，因为由于存在微化的MK填充物，因此出现的入射光总散射，如图所示4.。

3。结果与讨论

3.1。三乙醇胺（茶）高岭土的结构研究及粘土表面改性

如样品制备技术，部分中所述2.3.1.，未加工的高岭土经历两种不同的处理方法：（1）在高岭土粘土中除去水分或水含量，在600℃下热处理3小时（热处理的高岭土或MK）和（2）热处理以除去仅在高岭土粘土（未加工高岭土）中存在的水分。在热处理的高岭土中，大多数人₂如果₂O._5.(哦)_4.在热处理过程中在600℃下除去原料高岭土3小时，如图所示5.，根据Kaolinite al的ICDD文件号₂如果₂O._5.(哦)_4.， 80-885和forα.- Quartz SiO.₂，85-1054。王等人还观察到王等人对高岭土或高岭石热处理的相似转化。［17.]。

用三乙醇胺（茶）处理的高岭土粘土和高岭土粘土进行XRD分析，如图所示6.，以改变高岭土的表面。除了高岭土的特征峰，即 °，19.94°，24.90°，35.98°，38.46°，45.66°，55.12°和62.34，°无其他在跨平面或D-间距的变化。茶是一个强大的基础，高岭土粘土也取决于pH值。在碱性条件下，高岭土粘土代表中性或负电荷[18.];因此，预计将抵抗负茶。

3.2。高岭土和甲状腺素的吸水率

分别的高岭土和MK吸水试验结果表明，在腐蚀保护涂层的情况下，MK的吸水性低于高岭土。如果吸收大量水，则涂层的起泡会导致服务时间的减少。纯净环氧树脂，环氧/ mk和环氧高岭土复合材料的重量增益与水浸渍的时间7.。

Abdul Majeed和Sabar [19.[PVC /高岭石复合材料中的高岭土含量增加，吸收率一般增加。amit [20.[煅烧高岭土和甲高岭土之间的吸水能力差异表明，对低密度聚乙烯和原料/煅烧高岭土的复合材料物理机械性能研究。根据他们的作品，煅烧高岭土显示出低于高岭土的低吸水性[12.]。

3.3。光学显微镜观察

在环氧的聚合过程中，硬化剂打开C-O-C环，重新排列键加入单体进入交联链状的三维网络;这种固化（收缩）导致环氧树脂中的孔隙网的形成。基于光学显微镜图像，整齐的环氧树脂具有高于复合材料的高孔隙率（黑色球形结构是环氧固化过程中形成的多孔结构，如图中的光学显微图像所示8.）;在复合材料的情况下，复合材料中的填料导致孔隙率降低;这是由于甲状腺素粘土的灌装效果。根据图8（a），EP0中有更多数量的空隙，这可能是树脂吸收高吸水性的原因。但是在复合材料的情况下，它表明，随着MK的浓度增加，孔隙率降低，而这是因为MK的孔隙细化性质。孔径分布曲线表明，与没有MK的样品相比，MK添加在偏好的孔径分布上的显着影响。还观察到，总孔隙率随着MK的替代水平的增加而显着降低;这在图中显示8.。尽管未实现孔隙细化100％，但高孔隙还原性能通过复合材料显示，7重量％。％MK。

3.4。腐蚀研究

腐蚀是材料之间的化学或电化学反应，通常是金属和其环境产生材料的劣化及其性质。它还表达为通过电解质作用在金属上开发的破坏性过程。镀锌钢最常用于建筑物，屋顶，汽车部件和水管系统的应用中，由于其良好的耐腐蚀性。镀锌板的耐腐蚀性在很大程度上取决于从锌涂层技术获得的保护。镀锌涂层提供钢部件，如果它们在合适的环境中暴露，可脱离腐蚀的可靠性和长期保护。镀锌部件在暴露于空气污染的地方的气候影响时表现最佳，并且它们的表面润湿只是暂时的。如果腐蚀条件不适合热浸镀锌涂层，则在某些条件下涂层的使用寿命可能非常短。锌的腐蚀攻击基本上受到高空气污染，特别是大气中二氧化硫或氯化物的浓度增加。

3.4.1。酸浸渍试验

根据Pourbaix图，镀锌钢在5.5至12的溶液中表现最佳溶液。在3到5.5（酸性）或12和13.5（基本）之间的pH有镀锌钢腐蚀性，但镀锌涂层仍将对裸钢腐蚀保护，尽管保护只会持续几年。确定硫酸（pH）对腐蚀，2mL H的影响₂所以_4.首先混合100ml蒸馏水，然后将涂覆和参考样品浸入酸/水溶液中。将样品浸入2和24小时，分别在不同的容器中。

应该注意的是，硫酸从外部迁移到内部。因此，暴露于酸的外表面必须在中和和防止溶液穿透内部或基板中起重要作用。根据结果​​，将试样浸入2重量％中。除了未涂覆的GZ除外2小时后，硫酸溶液％的硫酸溶液的影响并不多大影响，但相反，所有标本在24小时后均对酸性溶液具有较差的性能。组成7wt.％MK的标本比参考（GZ）和其他涂层标本对高腐蚀性的硫酸溶液具有更好的抵抗力;这在图中显示9.和10.。该动作的速率取决于孔数量和涂层孔结构等因素，最重要的是，硫酸的pH和浓度。

3.4.2。吸水试验

将制备的试样在室温下置于水浴中，直至其达到饱和状态，以定期的间隔为1小时，前4小时并增加至24小时，然后将浸渍时间增加到48,72和96小时必威2490。首先将每个样品从水中取出并在使用电子平衡加权之前用组织干燥。通过在4天内的环境温度下采用水摄取试验研究了环氧复合材料通过样品吸收水和水扩散的趋势。对于初始阶段，水吸收（ ）随着时间的推移而增加，而对于更长的曝光时间，存在渐近行为（饱和度）（图11.）。EP5和EP7中的重量的负减少可能是由于由于水吸附而从复合材料中丧失松散的粘合填料，并且这也通过OMAR显示[21.]。水吸附将导致未反应的单体和/或未反应的填料洗脱，这反过来会导致重量损失。

4。结论

在这项研究中,加强了环氧树脂可与不同浓度()以观察效果的可增援孔隙细化和腐蚀性能(吸水率和耐酸性产权)的复合,并通过上述处理方法,合成了环氧/可复合。经TEA处理后的MK表面改性效果不明显，主要是由于TEA具有较高的碱性和填料的表面负电荷。通过对所有环氧复合材料的吸水率和耐酸性能测试，确定了环氧复合材料的吸水率和耐酸性能。% MK复合材料的抗酸性能和吸附性能均表现出积极的影响。MK的性能增强主要是由于其高的孔精细化和酸保护能力，以及由于高岭土煅烧过程中OH基团的去除而导致的低吸水性能。涂层中填料浓度、涂层厚度和基体表面制备是影响复合涂层耐腐蚀性能的主要因素，随着涂层厚度的增加，复合涂层具有有效的耐腐蚀性能。环氧树脂/ 7 wt。% MK涂层样品，涂层厚度为250μ.与其他样品相比，M显示出更好的耐腐蚀性。作者建议使用纳米化颗粒和树脂的热交联，进一步提高Kadilux环氧树脂的阻隔性能。

数据可用性

可根据要求提供资料。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

参考

1. B. Ramezanzadeh，S. Niroumandrad，A.Ahmadi，M.Mahdavian和M. H.M. Moghadam，通过湿转移氨基官能化石墨烯氧化物的屏蔽涂层的屏障和腐蚀保护性能的提高，“腐蚀科学，卷。103，pp。283-304,2016。查看在：出版商的网站|谷歌学术
2. T. Ohtsuka，“通过进行聚合物涂层”钢的腐蚀保护“，”国际腐蚀杂志，卷。2012年，没有。1，物品ID 915090,7页，2012。查看在：出版商的网站|谷歌学术
3. G. M. Spinks，A. J.Immis，G. G. Wallace和D. E.Gallman，“腐蚀控制的电活性导电聚合物”，“固态电化学杂志，卷。6，不。2，pp。85-100,2002。查看在：出版商的网站|谷歌学术
4. A. D.国王和J.R.Scully，“牺牲阳极基电流和2024-T351的屏障腐蚀保护通过MG丰富的底漆和剩余寿命评估的试验方法的开发”腐蚀，第67卷，否。5，页1-22,2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术
5. H.郑，Y.邵，Y.王，G.萌，B.刘，“通过使用石墨烯 - 聚（脲醛）复合材料，”加强环氧涂层的腐蚀保护性能“腐蚀科学，卷。123，pp。267-277,2017。查看在：出版商的网站|谷歌学术
6. P. B. Messersmith和E.P.Giannelis，“层状硅酸盐 - 环氧纳米复合材料的合成与表征”材料化学，卷。6，不。10，pp.1719-1725,994。查看在：出版商的网站|谷歌学术
7. J.Ampudia，E.Larrauri，E. M.Gil，M.Rodríguez和L.M.León，“环氧树脂固化动力学的热扫描变速测量分析”。I.作为固化剂的酸酐，“应用聚合物科学，卷。71，没有。8，pp。1239-1245,1999。查看在：出版商的网站|谷歌学术
8. S. H. Kim，加入石墨烯氧化物的环氧涂层防水性能威廉和玛丽学院理学学士，2017年。
9. S.Radhakrishnan，C.R.Siju，D.Mahanta，S. Patil和G. Madras，“进行聚苯胺 - 纳米TiO₂智能腐蚀涂层的复合材料，“电杂物acta，卷。54，没有。4，pp。1249-1254，2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术
10. S.K. Dhoke，A.S.Khanna和T.J.M. Sinha，“纳米ZnO颗粒对基于醇酸水上的水性涂料腐蚀行为的影响”，有机涂层的进展(第64卷)4, pp. 371-382, 2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术
11. J. Xu，J. Tao，S. Jiang和Z.Xu，“纳米粒子加固镍基复合合金层腐蚀和磨损行为的调查”应用表面科学，卷。254，不。13，pp。4036-4043，2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术
12. M. Behzadnasab，S. M. Mirabedini，K.Kabiri和S. Jamali，含有硅烷处理的Zro的环氧涂料的腐蚀性能₂在3.5% NaCl溶液中，软钢上的纳米粒子，”腐蚀科学，卷。53，不。1，pp。89-98,2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术
13. B.陈，J.Am和L.Gu，“含有光化涂层的低偶联胺的防腐性能”，“国际电化学科学杂志，卷。10，pp。9154-9166,2015。查看在：谷歌学术
14. X. Shi，T.A.Nguyen，Z. Suo，Y. Liu和R. Avci，纳米粒子对环氧涂层防腐和力学性能的影响，“表面和涂料技术，卷。204，没有。3，pp。237-245,2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术
15. H. M. Fentaw和T.Mengistu，“埃塞俄比亚Kombelcha和Bombowha高岭土的比较”应用粘土科学，卷。13，不。2，pp。149-164,1998。查看在：出版商的网站|谷歌学术
16. ASTM，“G31 -金属实验室浸泡腐蚀试验的标准规程”，2004。查看在：谷歌学术
17. M. R. Wang，D.C.Jia，P.G。他和Y. Zhou，“高岭土煅烧温度对最终地质聚合物结构和性质”的影响，“材料字母(第64卷)22页2551-2554,2010。查看在：出版商的网站|谷歌学术
18. M. S. Nasser和A. E. James，“电解质浓度和pH对高岭石悬浮液的絮凝和流变行为的影响”工程科技杂志CHINESE，卷。4，不。4，pp。430-446,2009。查看在：谷歌学术
19. B. A. Abdul Majeed和D. Sabar，“高岭土对聚（氯乙烯）复合材料的机械性能，热性能，易燃性和吸水性百分比，”伊拉克化学和石油工程杂志，卷。18，不。2，pp。27-39,2017。查看在：谷歌学术
20. A. Mallik，A.K.Barik和B. Pal，“低密度聚乙烯和原料/煅烧高岭土的复合材料物理 - 力学性能的比较研究”亚洲陶瓷社会杂志，卷。3，不。2，pp。212-216，2015。查看在：出版商的网站|谷歌学术
21. H.A.A.A.Omar，“树脂填充复合材料的水吸附和溶解性”牙科牙科恢复牙科牙科科学硕士学位的遗弃，PP。NN38-NN48，西开普省大学，2015年。查看在：谷歌学术

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