Acoperiri cu straturi organice. Polimeri conductori şi

neconductori utilizaţi în protecţia anticorozivă

Scopul lucrării

1. Depunerea unor straturi compacte polimerice (polifenol şi polipirol) pe suport de oţel în scopul protecţiei anticorozive. 2. Verificarea proprietăţilor protectoare ale straturilor obţinute.Introducere

Protecţia suprafeţelor metalice cu pelicule organice

Unul dintre cele mai intens studiate domenii din electrochimie în ultimii zece ani îl

constituie electrozii cu suprafaţă modificată cu polimeri conductori sau neconductori.

Utilizarea acestora în diverse domenii a deschis noi perspective şi noi abordări în domeniul

electrochimiei.

Proprietăţile protectoare ale straturilor organice, împotriva coroziunii sunt cunoscute

în literatura ştiinţifică de specialitate. Permanent au existat preocupări pentru mărirea

capacităţii protectoare a peliculelor prin întrebuinţarea de materiale peliculogene cu capacitate

de îmbibare redusă, cu permeabilitate mică la apă şi gaze şi care să prezinte un proces de

îmbătrânire încetinit, cât şi pentru găsirea celor mai optime tratamente ale suportului metalic

care să asigure maximum de aderenţă între peliculă şi metal.

Rezistenţa anticorozivă a protecţiilor cu pelicule organice este dependentă de natura,

calitatea, compactitatea peliculei, de prelucrarea suportului metalic, de aderenţa peliculei la

suport, precum şi de modul de întreţinere a peliculei.

Polimerii pot fi obtinuţi în două moduri:

- polimerizare chimică;

- polimerizare electrochimică;

In cele ce urmeaza se va prezenta doar obtinerea polimerilor prin polimerizare

electrochimica.

Acoperiri cu polimeri necoductori – polifenol

Schematic, oxidarea electrochimică a fenolului, decurge cu formarea radical cationilor

fenoxid în prima etapă. Aceştia sunt specii puternic acide, instabile care suferă o

deprotonare rapidă şi apoi cuplarea cu formarea unor dimeri, trimeri şi chiar structuri

polimerice care rămân adsorbite pe suprafaţa electrodului, blocându-l total (reactiile din

figura 4.3.1.)

(1)

(2)

(3)Fig. 4.3.1 Prezentarea schematică a mecanismului de oxidare a fenolului

Pentru procesul de oxidare a compuşilor fenolici pe electrozii metalici este propus

următorul mecanism de reacţie, prezentat in Fig. 4.3.2.

Fig. 4.3.2 Mecanismul propus pentru oxidarea electrochimică a fenolului

În prima etapă a mecanismului are loc oxidarea fenolului cu obţinerea radical

cationilor fenoxid, care sunt acizi foarte puternici şi care se deprotonează rapid cu formarea

radicalului neutru. Din această fază reacţia poate urma două căi:

radicalii fenoxid adiacenţi adsorbiţi pe suprafaţa electrodului se pot cupla prin formare

de dimeri, trimeri sau chiar structuri polimerice care rămân adsorbiţi pe electrod blocându-i

astfel suprafaţa (figura 4.3.2 – varianta A);

radicalii obţinuţi pot suferi o nouă oxidare cu formare de hidrochinonă şi apoi

benzochinonă (figura 4.3.2 varianta B).

Polimerizarea fenolului pe suprafaţa electrozilor metalici determină formarea unui

strat protector împotriva coroziunii.

Acoperiri cu polimeri conductori - polipirol

Polimerizarea electrochimică a pirolului decurge după schema prezentata in figura

4.3.3. Polimerizarea pirolului duce la obţinerea unui sistem conjugat de electroni ce permite

deplasarea liberă a acestora determinând caracterul de polimer conductor al acestuia.

Fig. 4.3.3 Schema de polimerizarea electrochimică a pirolului

Metode de lucru utilizate pentru polimerizarea electrochimică:

Metoda polarizării potenţiostatice pentru trasarea curbelor de polarizare i = f(timp) (i

= densitate de curent).

Metoda galvanostatică pentru trasarea curbelor de polarizare E=f(timp) (E =

potenţial).

Metoda polarizării potenţiodinamice utilizată la trasarea voltamogramelor ciclice

(presupune variaţia ciclică a potenţialului şi înregistratrarea curentului corespunzător).

Atât curbele potenţiostatice cât şi voltamogramele permit determinarea principalilor

parametri electrochimici ce caracterizează procesul de coroziune şi anume: Ecor - potenţial

de coroziune; icr - curent critic (maxim) de coroziune; Ep - potenţial (primar) de pasivare; Epc

- potenţial de pasivare completă; Epitt - potenţial de pitting; Er,pitt - potenţial de repasivare a

pittingului; ET - potenţial de transpasivitate; ip - curent de pasivitate.

Metoda polarizării liniare constă în determinarea dependenţelor E-i pentru un

domeniu de polarizare de maximum 10[mV] în jurul potenţialului de coroziune, în scopul

determinării rezistenţei de polarizare.

Polimerizarea fenolului

Mod de lucru

1. Se curăţă suprafaţa piesei de oţel cu hârtie abrazivă, se spală în jet de apă;

2. Se imersează câte 5 minute în soluţia de degresare, se spală în jet de apă;

3. Se imersează 5 minute în soluţia de decapare, se spală cu apă distilată şi se usucă cu hârtie

de filtru;

4. Se cântăreşte plăcuţa de oţel la balanţa analitică cu precizie de 0.0001 g şi se notează

masa iniţială, mi;

5. Se montează electrozii în suport, se conectează la bornele electrolizorului respectând

polarităţile şi se introduc în baia de electroliză;

6. Se conectează instalaţia de electroliză la reţea şi se pune în funcţiune;

7. Se realizează o curbă de polarizare la ±150 [mV] faţă de potenţialul OCP, la o viteză de

2[mV/s] în clorură de sodiu 3%;

8. Se determină potenţialul de coroziune şi curentul de coroziune prin metoda Tafel;

9. Se scot electrozii şi se spală cu apă distilată;

10. Se curăţă suprafaţa piesei de oţel cu hârtie abrazivă, se spală în jet de apă;

11. Se imersează câte 5 minute în soluţia de degresare, se spală în jet de apă;

12. Se imersează 5 minute în soluţia de decapare, se spală cu apă distilată şi se usucă apoi cu

hârtie de filtru;

13. Se cântăreşte plăcuţa de oţel la balanţa analitică cu precizie de 0.0001 g şi se notează

masa iniţială, mi;

14. Se polimerizează galvanostatic la 0.1 [mA/cm2] timp de 30 minute în soluţia de fenol

0.1M în 1mM sulfat de sodiu;

15. Se scot electrozii, se spală cu apă distilată, apoi se usucă prin tamponare cu hârtie de

filtru;

16. Se cântăreşte plăcuţa de oţel la balanţa analitică cu precizie de 0.0001 g şi se notează

masa finală, mf.

Rezultate şi calcule

Se calculează masa de fenol depusă electrochimic; Se realizează o curbă de polarizare la ±150 [mV] faţă de potenţialul de echilibru în clorură de sodiu 3%; Se determină potenţialul de coroziune şi curentul de coroziune prin metoda Tafel.Interpretare rezultate: Se compară valorile cu cele obţinute pe electrodul netratat.