923
Хлориди в морській воді руйнують захисні оксидні шари на сталі й прискорюють електрохімічну корозію. Дослідники створили зшитий акриламідний гідрогель із четвертинними амонієвими групами, або QAAHG, який у солоному середовищі формує на поверхні низьковуглецевої сталі тривимірний захисний бар’єр.
Матеріал синтезували кополімеризацією акриламіду та VBTAC у співвідношенні молярному співвідношенні 70:30.
FTIR підтвердив амідні карбонільні групи і функціональні четвертинні амонієві групи, а XRD показав повністю аморфну структуру.
Як гідрогель випробували в солоній воді
Досліди проводили в 3,5% розчині NaCl, яку використовують як модель нейтрального солоного середовища, подібного до морської води.
Найкращі результати отримали при концентрації 100 ppm.
За гравіметричними вимірюваннями ефективність інгібування становила 90,98%, а потенціодинамічною поляризацією дала 93,8%.
Густина корозійного струму при цьому впала зі 112,2 до 6,95 мкА/см².
Що показали електрохімічні вимірювання
Електрохімічна імпедансна спектроскопія дала максимальна ефективність інгібування 95,3%, а опір перенесенню заряду збільшився з 438,2 до 9319,1 Ом·см².
Адсорбція відповідала ізотермі Темкіна, а розрахована вільна енергія −19,64 кДж/моль вказувала на самочинну фізичну адсорбцію, переважно через електростатичні взаємодії.
SEM/EDX підтвердили неоднорідну адсорбцію полімеру та часткове формування захисної плівки.
Цікаво, що збільшення концентрації не давало безмежного покращення: при 200 ppm ефективність уже змінювалася через агрегацію полімеру. Тому для такого інгібітора важлива не лише хімія матеріалу, а й оптимальна кількість на поверхні.
Четвертинні амонієві групи мають позитивний заряд і можуть електростатично взаємодіяти з негативно зарядженими ділянками металевої поверхні або продуктами корозії, допомагаючи полімеру закріпитися на сталі.
Зшита структура гідрогелю утримує воду, але водночас створює дифузійний бар’єр для агресивних хлорид-іонів, які є головним фактором корозії в солоному середовищі.
Підвищення опір перенесенню заряду у EIS означає, що електрохімічний процес корозії на межі метал–розчин стає значно повільнішим.
Зниження ефективності при надлишковій концентрації автори пояснюють агрегація і менш рівномірною адсорбція. Тобто оптимальний захист залежить не від максимальної кількості полімеру, а від стабільного покриття поверхні.
Джерело: Scientific Reports / Nature
