آماده سازی و خواص رزین …

آماده سازی و خواص رزین ترموست خودپخت شونده بر پایه اپوکسی و کلات آلی تیتانیوم، به عنوان ماتریس ضد خوردگی پوشش برای مبدل حرارتی…

مبدل­های حرارتی نقش بسیار مهمی در پالایشگاه­های پتروشیمی بازی می­کنند و از آنجا که مرتباً در معرض شرایط سخت قرار دارند و نگهداری آنها هزینه­بر است، محافظت از خوردگی آنها حائز اهمیت می­باشد. چراکه مبدل­های حرارتی مورد استفاده در صنایع پتروشیمی که معمولاً از جنس فولاد کم کربن است، بسیار مستعد خوردگی و نیازمند تعویض مکرر است. همچنین استفاده از آلیاژهای نیکل و فولاد ضدزنگ هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبوده و به همین دلیل، استقاده از پوشش­های ضدخوردگی مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات پژوهشگران تا به حال پوشش­های ضدزنگ زیادی را برای این مبدل­ها فراهم کرده است، اما همگی آنها سیستم­های دوجزئی بوده که برای پخت به یک عامل پخت نیاز دارند. بنابراین تا به حال پوشش ضدخوردگی خودپخت شوندهای برای مبدل­های حرارتی گزارش نشده است. از طرفی پوشش­های حاصل از رزین­های یک جزئی خودپخت­شونده اپوکسی که مقاومت خوردگی خوبی هم دارند، بخاطر زمان ماند بالا و در دسترس بودن و عدم نیاز به عامل پخت که منجر به ایجاد غیریکنواختی و نقایص میشود، بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند.

هدف از این تحقیق، آماده سازی رزینی گرماسخت با زمان ماند بالا برای جلوگیری از خوردگی مبدل­های حرارتی است. ابتدا رزین اپوکسی بیسفنول A با درصدهای مختلف از رزین اپوکسی (EP)  و کلات تیتانیوم  (SG) سنتزمیشود که این رزین حاوی عواملی است که تنها با اعمال حرارت قادر به پخت بوده و در این حین رفتار و مکانیزم پلیمریزاسیون با روشهای FTIR و NMR و GPC تحت نظر گرفته شده است.

علاوه بر این، انبارداری رزین EP-SG توسط اندازه­گیری ویسکوزیته کینماتیک محلول مطالعه و خواص حرارتی، فیزیکی و شیمیایی پوششهای پختشده EP-SG با تکنیکهای مختلفی بررسی شد.

برای تهیه نمونه­ها، پس از انجام پلیمریزاسیون، دو رزین در دمای اتاق (EP-SG (R و در ۸۰ درجه سانتیگراد (EP-SG (H تهیه شد. از این رزینها نمونه­هایی با درصدهای مختلف SG تهیه شد، ۵، ۱۵، ۳۰ و ۵۰%. نمونه­های پخت شده هم بعد از اعمال بر ورقه­های آهن گالوانیزه، در دمای ۱۶۰درجه سانتیگراد به مدت ۲ساعت خشک شدند.

نتایج حاصل از FTIR و NMR نشان می­دهد که رزین اپوکسی و گروه ایزوپروپکسی در ساختار SG در پلیمریزاسیون شرکت کرده­اند و میزان SG در محلول بر طیف این آزمایش­ها تاثیرگذار بوده است. از طریق GPC وزن مولکولی نمونه­های R و H با درصد SG ۱۵% اندازه­گیری شد. وزن مولکولی نمونه R از نمونه H کمتر به دست آمد و توزیع وزن مولکولی نمونه R از نمونه H پهن­تر دیده شد که گویای واکنش بهتر EP و SG در دمای ۸۰ درجه است. در دمای بالا (حدود ۱۶۰ درجه سانتیگراد) باندهای کلات می­شکند و گروه­های فعال جدیدی تولید میشود که در مجاورت گروههای هیدروکسی و اپوکسی، باعث پخت رزین EP-SG می­شود.

هرچه ویسکوزیته رزین بیشتر باشد، رزین زودتر شروع به پخت کرده و دیگر قابل استفاده نخواهد بود. با مقایسه نمونه­های  Rو H ۱۵% مشاهده شد که ویسکوزیته رزین H کمتر و در نتیجه پایدارتر است و می­تواند در دمای محیط به مدت یک سال انبار شود.

با استفاده از آزمون DSC دمای تخریب EP-SG پخت شده حدود ۳۳۵ درجه اندازه­گیری شد که نشان دهنده مقاومت حرارتی خوب نمونه است. برای تعیین مقاومت به آب، پوشش­ها در آب جوش خالص و آب جوش دریا قرار داده شدند و بعد از ۲ هفته تغییری در آنها مشاهده نشد. هم چنین مقاومت شیمیایی آنها با غوطه ور کردن آنها در حلالهای متفاوت بررسی شد. بعد از ۶ ماه از غوطه وری هیچ اثری از ترک، تاول، تغییر رنگ و یا دیگر نشانههای حمله حلال در هیچ کدام از فیلمها دیده نشد که درنتیجه، این ماده از مقاومت شیمیایی بالایی برخوردار است. در نهایت می­توان گفت که از این فیلم­ها می­توان به عنوان بایندر در پوشش­های ضد خوردگی برای مبدل­های حرارتی بهره برد.