Зеленый и устойчивый хитозан

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 13209 (2022) Цитировать эту статью

1629 Доступов

6 цитат

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье опубликована 6 октября 2022 г.

Эта статья обновлена

Применение экологически чистых и устойчивых антикоррозионных покрытий становится все более актуальным для защиты металлических материалов в агрессивных средах. В данной работе был успешно синтезирован и охарактеризован различными методами стабильный кристаллический нанопорошок композита хитозан/гуммиарабик (CGAC). Нанопорошок CGAC в различных дозах (25, 50, 100 и 200 ppm) использовался для покрытия образцов мягкой стали и исследовался его антикоррозионные свойства в 3,5 мас.% растворе NaCl с использованием гравиметрических, электрохимических измерений и методов определения характеристик поверхности. Все методы дали согласованные результаты, показывающие, что нанокомпозитные покрытия могут придавать стальной подложке хорошие антикоррозионные свойства. Полученная эффективность защиты повышалась с увеличением дозы CGAC в нанесенном поверхностном слое, достигая 96,6% для покрытия с концентрацией 200 ppm. Морфология поверхности образцов без покрытия и с покрытием, полученных методом СЭМ и АСМ, после погружения в солевой раствор показала, что покрытие CGAC может блокировать активные коррозионные участки на поверхности стали и предотвращать воздействие агрессивных ионов Cl- на металлическую подложку. Угол контакта капель воды оказал дополнительную поддержку, поскольку он увеличился с 50,7° для чистой поверхности без покрытия до 101,2° для поверхности с покрытием. Текущие исследования демонстрируют многообещающее натуральное и надежное нанокомпозитное покрытие для защиты конструкций из мягкой стали в морской среде.

Экологичные и эффективные покрытия являются одними из ключевых подходов к защите внешнего вида, прочности, характеристик и функциональности большинства металлических конструкций от воздействия окружающей среды. Поэтому разработка передовых функциональных и интеллектуальных антикоррозионных покрытий для многих технологических применений в настоящее время является основным направлением научной академии. Хитозан (Х) представляет собой линейный сополимер, содержащий β-(1,4)-2-амидо-2-дезокси-D-глюкан (глюкозамин) и β-(1,4)-2-ацетамидо-2-дезокси-D- глюкан (N-ацетилглюкозамин), который можно синтезировать из хитина путем частичного щелочного деацетилирования. Хитин является вторым по распространенности полисахаридом в природе после целлюлозы и широко распространен по всему миру. Обычно его добывают из панцирей ракообразных и экзоскелета многих членистоногих. Полисахариды — это самая большая категория биополимеров, получаемая в основном из растений, животных, грибов и бактерий1,2. Характеристики полисахаридных биополимеров соответствуют мировым требованиям, особенно в отношении окружающей среды3,4,5. Благодаря своему природному происхождению эти природные полимеры биоразлагаемы, нетоксичны, обладают высокой реакционной способностью, имеют множество центров адсорбции и имеют широкий спектр характеристик6,7. Когда хитозан растворяется в разбавленном растворе уксусной кислоты, аминогруппы протонируются, и образующиеся положительные заряды придают макромолекулам свойства полиэлектролита. Биосовместимость, антибактериальная активность, биоразлагаемость и исключительная превосходная пленкообразующая способность — это лишь некоторые из его отличительных физико-химических характеристик, которые привлекли внимание многих исследователей. Эти интригующие физико-химические свойства, среди прочего, вызвали научный и промышленный интерес в различных областях, включая биотехнологию, фармацевтику, биомедицину, упаковку, очистку сточных вод, косметику и науку о продуктах питания8,9,10,11,12. Благодаря своим уникальным свойствам, включая высокую пленкообразующую способность, превосходную адгезию к металлическим поверхностям и универсальность, связанную с легкостью химической функционализации, хитозан и его композиты могут быть жизнеспособным вариантом для применения в качестве защитного покрытия, препятствующего коррозии металлических поверхностей. подложки как для сплавов на основе меди и алюминия13,14. Кроме того, Гебхардт и др.15 охарактеризовали поведение электрофоретических хитозановых покрытий на нержавеющей стали в физиологических условиях. Между тем, Джон и др.16 использовали метод золь-гель-покрытия погружением для изучения ингибирования коррозии мягкой стали покрытиями из нанокомпозитов хитозан/TiO2 в кислотных растворах. Аналогичным образом хитозан и некоторые его производные можно использовать в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали17 и нержавеющей стали18 в 3,5% растворе NaCl. Однако отдельные компоненты сами по себе недостаточно эффективны против агрессивных сред (кислотных, щелочных или нейтральных) и могут иметь множество недостатков при крупномасштабном использовании, где растворимость, а также стабильность будут иметь первостепенный интерес19,20,21 . Следовательно, использование композитов полисахаридов более востребовано в промышленности для получения многообещающих результатов22,23,24,25.