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Effects of surface modifications with ABP/ATP on the water permeation behaviors of epoxy, and their application to the corrosion protection of the epoxy coated steel = ABP/ATP로 표면 개질한 에폭시의 물 흡수 거동 및 개질한 에폭시로 도장한 강의 내식성 향상 연구
서명 / 저자 Effects of surface modifications with ABP/ATP on the water permeation behaviors of epoxy, and their application to the corrosion protection of the epoxy coated steel = ABP/ATP로 표면 개질한 에폭시의 물 흡수 거동 및 개질한 에폭시로 도장한 강의 내식성 향상 연구 / Min-Young Shon.
저자명 Shon, Min-Young ; 손민영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2007].
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An epoxy coating system was designed to evaluate the relation between chemical structure and corrosion protection, by curing the epoxy coatings with different hardeners. The hydrophilic tendency of cured epoxy with different hardeners is more appreciable in the epoxy coatings cured with polyamide-epoxy adduct based on the examination of chemical structure and It was evident that the hydrophilicity of epoxy coating was changed depending on the hardener and it is more appreciable to confirm the high hydrophilic property when the curing was done by a polyamide-epoxy adduct. Water diffusivity and water uptake into the epoxy coatings cured with polyamide were much lower than those into the epoxy coatings cured with polyamide-epoxy adduct. The effect of hardener on the retardation of water transport is more appreciable in the coatings cured with polyamide, which is generally proportional to the hydrophilic tendency of epoxy coatings measured by the contact angle test. The decrease in the impedance modulus |Z| at low frequency region with cycling in hydrothermal test for epoxy coatings was associated with the initiation and growth of localized corrosion on carbon steel. The occurrence density of corrosion spot of coated carbon steel generally decreased with hardener of polyamide, confirming that corrosion protectiveness of the current epoxy coatings are well agreed with their water transport behavior. An epoxy coating system was designed to give hydrophobic properties on its surface by modifying the epoxy with amino branched polydimethylsiloxane (APB) and amino teriminated polydimethylsiloxane (ATP) and then we examined the effects of the surface modification on the structure including phase separation between top and bottom of coating, hydrophobic surface properties, water transport behaviors, EIS, and corrosion protection of the modified epoxy coatings. When compared the results of epoxy coating modified with ATP and modified with ABP, it is evident that the epoxy coating modified with ABP shows relatively higher phase separation tendency to top layer of coating than that of ATP. Also, epoxy coating modified with ABP shows higher surface modification to hydrophobic than that of ATP. These results were well agreed with the results of phase separation tendency of ATP and ABP. The water diffusivity and water uptake into the epoxy coating modified with ABP coatings were lower than those into the epoxy coating modified with ATP, and corrosion protection of epoxy coatings modified with ABP showed better than that of ATP. Based on comparison the results between modification with ABP and ATP, It come to the conclusion that ABP is more effective to modify the coating surface to hydrophobic and to improve the corrosion protection of epoxy coating.

에폭시 코팅재료의 방식 특성은 주로 Barrier 특성에 의해 좌우되며 이러한 성질은 코팅재료의 화학구조와 친수성도 (Hydrophilicity) 에 의하여 결정된다고 보고되고 있다. 1 차 연구에서는 친수성도와 화학구조가 서로 다른 경화제를 비스페놀 A 타입의 에폭시와 경화 반응시켜 에폭시 코팅을 제작하였다. 제작된 에폭시의 화학구조 및 친수성도를 각각 평가하였으며 방식특성에 미치는 영향을 수분흡수 거동과 임피던스 실험으로 규명하였다. 실험 결과 상대적으로 친수성도가 높은 DGEBA/폴리아마이드-에폭시 어덕트 시스템이 DGEBA/폴리아마이드 시스템에 비해 높은 수분흡수율 및 빠른 수분 확산 속도를 나타내었다. 또한 수열반복시험 후 임피던스 시험을 통한 방식성능 평가 결과 상대적으로 소수성인 DGEBA/폴리아마이드 시스템이 금속과 코팅 계면에서 부식이 발생하지 않았으며 임피던스가 109 ohm cm2 이상의 높은 값을 유지하였다. 결과적으로 화학구조적으로 소수성인 DGEBA/폴리아마이드 시스템의 방식특성이 상대적으로 우수함을 확인할 수 있었으며 화학적 구조에 의한 친수성도가 코팅재료의 방식 특성에 영향을 줄 수 있음을 확인 할 수 있었다. 2차 연구에서는 친수성인 에폭시 재료와 아미노기가 폴리디메틸실록산의 말단에 치환된 형태의 표면개질제의 블랜딩이 방식특성에 미치는 영향을 연구하였으며 기존 2차 연구에서 사용한 표면 개질제와 방식특성에 미치는 영향에 대해 비교 하였다. 2차 연구와 마찬가지로 표면개질제의 분자량과 첨가량이 에폭시 코팅층의 표면 개질에 미치는 여향을 보기 위하여 FT-IR 과 접촉각 분석을 실시하였으며 방식특성에 미치는 영향을 수분흡수 거동과 임피던스 실험으로 검토하였다. 사용한 표면개질제는 아미노기가 폴리디메틸실록산의 말단에 치환된 형태로 분자량은 1,900 (ATP 1), 4,500 (ATP 2) 그리고 14,200 g/mol (ATP 3) 을 사용하였다. 3 가지 분자량을 갖는 표면개질제를 DGEBA /폴리아마이드-에폭시 어덕트 시스템에 0.5, 2.5, 5, 7.5 wt% 각각 첨가하여 블랜딩 하였다. FT-IR 과 접촉각 분석 결과 표면개질제의 첨가량과 분자량이 높을수록, 표면개질제가 블랜딩 되어진 에폭시의 표면으로 떠오르려는 경향성이 높고 표면이 더욱 소수성으로 변하는 것을 확인하였으며 또한 수분 확산 속도 및 수분 함유량이 낮아지는 경향을 확인하였다. 하지만 기존 2차 연구에서의 결과값과 비교하였을 때 아미노기가 폴리디메틸실록산의 곁가지에 치환된 형태의 표면개질제가 에폭시의 표면을 소수성화 시키고 수분 흡수 거동을 지연시키는데 더욱 효과적임을 알 수 있었다. 수열반복시험에 따른 임피던스 측정 결과 분자량과 크게 관계없이 30사이클 후 0.5 wt% 첨가한 코팅에서 임피던스가 크게 감소하였으며 그 이상의 첨가량에서는 임피던스가 39사이클까지 약간 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 시험에서 사용한 표면개질제가 에폭시 코팅재료의 방식 특성을 향상시키는 효과가 있음을 확인하였으며 실험 조건 내에서는 표면개질제의 분자량과는 크게 관계없이 첨가량이 많을수록 방식성능을 향상시키는데 효과적임을 알 수 있었다. 3차 연구에서는 친수성인 에폭시 재료와 소수성인 아미노기가 치환된 반응성 실리콘 표면 개질제를 블랜딩하여 에폭시의 방식특성을 평가하고자 하였다. 표면개질제의 분자량과 첨가량이 에폭시 코팅층의 표면 개질에 미치는 여향을 보기 위하여 FT-IR 과 접촉각 분석을 실시하였으며 방식특성에 미치는 영향을 수분흡수 거동과 임피던스 실험으로 검토하였다. 사용한 표면개질제는 아미노기가 폴리디메틸실록산의 곁가지에 치환된 형태로 분자량은 2,183 (ABP1), 6,761(ABP2) 그리고 25,798 g/mol(ABP3) 을 사용하였다. 3 가지 분자량을 갖는 표면개질제를 DGEBA /폴리아마이드-에폭시 어덕트 시스템에 0.5, 2.5, 5, 7.5 wt% 각각 첨가하여 블랜딩 하였다. FT-IR 과 접촉각 분석 결과 표면개질제의 첨가량과 분자량이 높을수록, 표면개질제가 블랜딩 되어진 에폭시의 표면으로 떠오르려는 경향성이 높고 표면이 더욱 소수성으로 변하는 것을 확인하였으며 또한 수분 확산 속도 및 수분 함유량이 낮아지는 경향을 확인하였다. 수열반복시험에 다른 임피던스 측정 결과 분자량과 관계없이 39사이클 후 0.5 wt% 첨가한 코팅에서 임피던스가 크게 감소하였으며 그 이상의 첨가량에서는 임피던스가 45사이클까지 거의 변화하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 계면에서의 부식 정도는 분자량이 큰 표면개질제에(ABP3) 의해 블랜딩된 코팅에서 가장 낮게 나타났다. 결과적으로 본 시험에서 사용한 표면개질제가 에폭시 코팅재료의 방식 특성을 향상시키는 효과가 있음을 확인하였으며 실험 조건 내에서는 표면개질제의 분자량이 크고 첨가량이 많을수록 방식성능을 향상시키는데 효과적임을 알 수 있었다. 표면의 소수성화 및 수분흡수 거동 등의 평가를 기존 2차 연구에서의 결과값과 비교하였을 때 아미노기가 폴리디메틸실록산의 곁가지에 치환된 형태의 표면개질제가 에폭시의 방식성능을 향상시키는데 더욱 효과적임을 알 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DAME 07023
형태사항 xvii, 166 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 손민영
지도교수의 영문표기 : Hyuk-Sang Kwon
지도교수의 한글표기 : 권혁상
수록잡지명 : "Effects of surface modification with amino branched polydimethylsiloxane(abp) on the corrosion protection of epoxy coating". Corrosion science ,
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 Includes references.
주제 Epoxy coating; hydrophobic; water diffusivity; hygrothermal test; corrosion
에폭시 도장; 소수성; 수분흡수율; 수열반복시험; 부식
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