REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Predmet doktorske disertacije je razvoj prevlek z izboljšano protikorozijsko zaščito kovin in zaščito proti obraščanju na konstrukcijskem jeklu S355 in aluminijevi zlitini AA7075. S355 se pogosto uporablja v gradbeništvu, medtem ko se AA7075 največ uporablja v transportni industriji. Kljub dobrim mehanskim lastnostim sta obe kovini dovzetni za korozijo, predvsem v agresivnih okoljih, ki na primer vsebuje kloridne ione, in tudi za bioobraščanje v prisotnosti bakterij in mikroorganizmov. Glavni namen disertacije je nadgradnja hibridne sol-gel prevleke siloksan-polimetilmetakrilat (siloksan-PMMA) v bolj učinkovito protikorozijsko prevleko z manjšo omočljivostjo. Takšna prevleka bo onemogočala difuzijo korozivnega medija do površine kovine in tudi zmanjševala oprijemljivost mikroorganizmov. Tema disertacije je torej osredotočena v (a) nadgradnjo sinteze siloksan-PMMA prevleke z monomeri, ki imajo različno dolge alkilne verige (Cn, n=1-12), (b) razumevanje mehanizma sinteze, (c) optimizacijo sušenja in nanosa prevleke (temperatura, nanos, debelina), (d) testiranje vzorcev v realnem okolju in spremljanje bioobraščanja ter analiza toksičnosti prevlek. Z namenom optimizacije delovanja je veljalo še preizkusiti možnost kombinacije hibridne sol-gel prevleke s konverzijsko prevleko na osnovi cirkonija in kroma.
Metodologija za karakterizacijo solov in končnih prevlek je bila raznovrstna. Za karakterizacijo solov se je uporabljala FTIR spektroskopija in termogravimetrična analiza, za karakterizacijo prevlek pa NMR, XPS, ToF-SIMS, GD-OES, SEM-EDS in PBDS. Prevlekam je bila izmerjena omočljivost. Korozijske lastnosti so bile ovrednotene z elektrokemijskimi meritvami v raztopini NaCl in v slani komori. Mikrobiološki testi analize toksičnosti prevlek so bili izvedeni z algami (Desmodesmus subspicatus) in vodnimi bolhami (Daphnia magna Straus) ter s testiranjem v realnem okolju s spremljanjem zmanjšanja biološkega obraščanja.
Izhodišče razvoja inovativnih prevlek je temeljilo na siloksan-PMMA prevleki, pri čemer smo nadomestili monomer MMA (metil metakrilat) z monomerom, ki vsebuje daljšo alkilno verigo, in sicer: EMA (etil metakrilat), BMA (butil metakrilat), HMA (heksil metakrilat), OMA (oktil metakrilat) in DMA (dodecil metakrilat). Prevleke so bile sintetizirane pri enakih pogojih, z enakim množinskem razmerjem reagentov, in so bile primerljive debeline. Ugotovljeno je bilo, da se omočljivost zmanjšuje z dolžino alkilne verige do prevleke z butilno verigo, nato pa se ponovno povečuje. Prevleke z daljšimi verigami monomerov imajo tudi bolj porozno strukturo. Rezultati elektrokemijskih meritev in rezultati testov v slani komori so potrdili, da imata prevleki, ki vsebujeta monomer z etilno in butilno skupino, najboljše protikorozijske lastnosti, nekoliko slabše pa prevleka z metilno skupino. Prevleke z daljšimi alkilnimi verigami (Cn, n>4) so izkazovale zelo slabe protikorozijske lastnosti, saj njihova struktura ni homogena. Vzrok za takšne lastnosti so sterične ovire daljših verig in manj učinkovita sinteza zaradi razlik v polarnosti reagentov.
Za nadaljnjo študijo optimalnega sistema za protikorozijsko zaščito je bila izbrana siloksanska prevleka z BMA monomerom, ki je imela najvišji kot omočljivosti. Optimizirani sta bili minimalna temperatura sušenja (150 °C) in debelina (4 µm) za doseganje dolgotrajne protikorozijske zaščite. Zmanjšanje delaminacije prevleke in podaljšana korozijska zaščita sta bili doseženi s predhodnim nanosom Zr/Cr konverzijske prevleke.
Prevleke, ki vsebujejo monomere s krajšimi verigami (Cn, n>4), so bile ovrednotene glede na toksičnost. Rezultati so potrdili, da siloksanski prevleki z etilnim in butilnim monomerom izkazujeta manjšo toksičnost kot doslej poznane siloksan-PMMA.
Rezultati v tej disertaciji so pokazali, da je mogoče nadgraditi siloksan-PMMA prevleko z uporabo akrilatnih monomerov z alkilnimi verigami do dolžine butila in posledično izboljšati protikorozijske lastnosti, povečati kot omočljivosti in zmanjšati toksičnost.