Metalik malzemelerin birçok farklı uygulamada kullanımı endüstride çok yaygındır. Son araştırmalar, sanayileşmiş ülkelerin, metallerin korunması için yıllık bütçelerinin %2-5’ini harcadığını göstermektedir. Metallerin temel özelliklerinin uzun süreli dayanımları ve korunması çok önemlidir.
Sert çevresel koşullar materyali etkiler ve mikro çatlakların oluşumu kolayca başlayabilir. Bu nedenle, metal yüzeylerin polimerik kaplamalarla korunması ve kaplama malzemeler ömrünün uzatılması önemli bir faktördür.
Polimerik kaplamalarda lokal kusurların veya mikro çatlakların varlığı, korozyonun başlamasıyla metallere ölümcül zararlar verir. Polimerik kaplamaların daha dayanıklı hale getirilmesi için, kendi kendini iyileştirme mekanizması ile alakalı birkaç yaklaşım önerilmiştir.
Bu yaklaşımlar iki büyük kategoriye ayrılabilir; içsel ve dışsal kendini iyileştirme mekanizması. Dışsal (Otonom) mekanizmada, akıllı, kendiliğinden iyileşen mikroküreler, koruyucu polimerik matrikse dahil edilir.
Bir çatlak meydana geldiğinde kırılır ve iyileştirici maddeler mikrokapsüllerden salgılanır. İçsel (Otonom olmayan) kendi kendini iyileştirme mekanizmasında, dinamik geri dönüşümlü iyonik ve/veya kovalent bağlar, polimerik ağda bir çatlak meydana geldikten sonra bir bağlayıcı gibi davranarak rol alırlar.
Fonksiyonel grupların polimerik kaplamalarda kendi kendini iyileştirme kabiliyetini başlatmak için ısıtma, mekanik kuvvet, ultraviyole (UV) veya pH ayarlamaları gibi fiziksel bir etkiye ihtiyaç duyulur. [1-3]
Şekil 1. Otonom ve otonom olmayan kendi kendine onarım süreci arasındaki farklar
Özellikle köprülerde, boru hatlarında, uçak gövdelerinde, otomobillerde vb. metallerin korunmasında kullanılan boya ve vernik kaplamaları metal korozyonunu engelleyip metallere dayanıklılık vererek sağladıkları ekonomik faydaları nedeniyle büyük dikkat çekmektedir.
Özellikle kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahip epoksi-amin kürleme sistemleri, silikonlar, termoset polimerleri, lastikler ve hidrojeller ile karşılaştırıldığında çeşitli tasarım esneklikleri nedeniyle araştırmacılar tarafından büyük ilgi görmektedir.
Genellikle denizcilik endüstrisinde korozyon önleyici kaplama malzemeleri olarak kullanılırlar. [4-6]
Şekil 2. (a) Alkid ve epoksit grubunun ester bağı ve (b) Alkid ve amin sertleştiricisinin formamid bağı oluşturmak için olası kürlenme reaksiyonları
Epoksi-amin kür sistemlerine, özellikle alkid gibi fonksiyonel gruplara sahip kimyasallar dahil edilerek, kendiliğinden iyileşen karışımlar elde edilebilir. Çatlak alanın ısıtılmasıyla alkidlerin karboksilik asit grupları açılmamış epoksi grupları ve ayrıca hidroksil grupları ile reaksiyona girmektedir.
Ayrıca, asit grupları amin grupları ile reaksiyona girerek formamid bağları oluştururlar. Araştırmacılar tarafından olası reaksiyon mekanizmaları önerilmiştir (Şekil 2).
[6] İzel Kimya Şirketi, metalleri korozyondan korumak için kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahip yeni biyo-bazlı malzemelerin üretimi konusunda araştırmalar yapmaktadır. Özellikle çeşitli yağ türevleri, kendi kendini iyileştirme özellikleri gösterebilmeleri için modifiye edilecek iyi adaylardır.
Dr.Cemil Dızman - Ar-Ge Müdürü - İzel Kimya
Merve Boy - Ar-Ge Sorumlusu - İzel Kimya
Referanslar
1) Mphahlele, Keletso&Sinha Ray, Suprakas&Kolesnikov, Andrei. (2017). Self-Healing Polymeric Composite Material Design, Failure Analysis and Future Outlook: A Review. Polymers.
2) Wang, Rongguo&Hu, Honglin&Liu, Wenbo&Guo, Qiong. (2011). Preparation and Characterization of Selfhealing Polymeric Materials with Microencapsulated Epoxy and Imidazoline Derivatives Curing Agent. Polymers and Polymer Composites.
3) Yu, Kunhao&Xin, An&Du, Haixu&Li, Ying&Wang, Qiming. (2019). Additive manufacturing of self-healing elastomers. NPG Asia Materials.
4) Post, W. (2017). Self-Healing Polymer Composites.
5) Madara, Sahith Reddy et al. “Review of research and developments in self healing composite materials.” (2018).
6) Shahabudin, N., Yahya, R., Gan, S. N&Sonsudin, F. (2018). Curing of epoxy/alkyd blends in self-healing coating. High Performance Polymers, 30(8), 1009–1015.
